RU2361088C2 - Rotor-piston engine for vehicles - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention is related to power units for vehicles. Rotor-piston engine consists of body with internal surface closed by covers on ends, rotor-piston and mechanism for rotation transfer from rotor-piston to engine shaft. In rotor-piston tops rotor-piston sealants are installed. Inside rotor-piston mechanism is installed for alignment of rotor-piston, including rolling shaft bearing. Rotor-piston is rigidly connected to gear of internal engagement (with internal tooth). Rotor-piston is closed by plates on ends. Mechanism for alignment of rotor-piston also includes external cartridge inside rotor-piston and alignment roller installed between shaft bearing and external cartridge. Mechanism for rotation transfer from rotor-piston to engine shaft is installed inside rotor-piston and consists of gears with skew teeth of different direction. Gear of rotor-piston during engine operation is rolled in centrally located gear of engine shaft. Internal diametre of external cartridge is equal to diametre of separating circumference of rotor-piston gear. Combustion chambers are displaced to the side of rotor-piston rotation.

EFFECT: reduction of radial pressure on tops of rotor-piston and internal surface of body.

8 dwg

Description

Изобретение предназначено в качестве силовой установки для автомобилей общего пользования "ВАЗ", "ЗАЗ" и "Волга".The invention is intended as a power plant for public vehicles "VAZ", "ZAZ" and "Volga".

Уровень техникиState of the art

В качестве аналога известен роторно-поршневой двигатель, двухсекционный, мощностью 120 л.с., установленный на автомобиль ВАЗ-2109 специального назначения. Требования по расходу топлива и моторесурсу значительно ниже, чем у автомобилей общего назначения.As an analog, a rotary piston engine, two-section, with a power of 120 hp, mounted on a VAZ-2109 special-purpose vehicle, is known. The requirements for fuel consumption and motor resources are much lower than for general purpose vehicles.

Профиль корпуса - "эпитрохоида", математически не определен, ротор-поршень трехгранный, с острыми вершинами и одним радиальным уплотнителем в вершинах.The profile of the body is an "epitrochoid", mathematically undefined, the rotor-piston is trihedral, with sharp peaks and one radial seal at the peaks.

Камеры сгорания образуются между основаниями ротора и корпуса, узкие, расположены по центру верхней мертвой точки, очень велика поверхностная площадь, плохие условия сгорания, велика теплоотдача. Двигатель плохо заводится при минусовой температуре. В процессе рабочего хода полностью давление газа передается на вершины ротора. Двигатель склонен к вибрации. Конструктивно при данном профиле корпуса усовершенствовать невозможно (см. Учебник "Автомобильные и тракторные двигатели" под редакцией профессора И.М.Ленина, 1969 г. Глава "Роторно-поршневые двигатели", в которой указано, что внутренняя поверхность корпуса выполнена по кривой, названной "эпитрохоида" и т.д.; Журнал "Иномарка". Нижегородский выпуск. Июль-август 2004 г. Раздел "Роторный юбиляр"; Отечественные разработки Волжского автомобильного завода (ВАЗ); Автомобильная интернет-газета "Семь верст". Designed by UsN 2002).Combustion chambers are formed between the bases of the rotor and the housing, narrow, located in the center of the top dead center, the surface area is very large, poor combustion conditions, and heat transfer is great. Engine starts poorly at sub-zero temperatures. During the working stroke, the gas pressure is completely transmitted to the tops of the rotor. The engine is prone to vibration. Structurally, with this profile of the housing it is impossible to improve (see the Textbook "Automotive and Tractor Engines" edited by Professor I.M. Lenin, 1969. The chapter "Rotary Piston Engines", which indicates that the inner surface of the housing is made according to a curve called "epitrochoid", etc .; Inomarka Magazine. Nizhny Novgorod issue. July-August 2004 Section "Rotary Anniversary"; Domestic development of the Volga Automobile Plant (VAZ); Automobile Internet newspaper "Seven Versts." Designed by UsN 2002).

Примечание. Конкретные данные характеристик аналогов, а также и чертежи в стадии разработок заводами изготовителями не рекламируются.Note. Specific characteristics data of analogues, as well as drawings under development by manufacturers are not advertised.

Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.

Роторно-поршневой двигатель (кратко - РПД с трехгранным ротором-поршнем), состоящий из корпуса с внутренней поверхностью, закрытого с торцов крышками, ротора-поршня, в вершинах которого установлены уплотнители ротора-поршня, внутри которого расположен механизм центровки ротора-поршня, включающий роликовый подшипник вала, и механизма передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя, при этом ротор-поршень жестко связан с шестерней внутреннего зацепления (с внутренним зубом), отличается тем, что ротор-поршень закрыт с торцов пластинами, механизм центровки ротора-поршня включает также наружную обойму внутри ротора-поршня и центрирующий ролик, расположенный между подшипником вала и наружной обоймой, механизм передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя установлен внутри ротора-поршня и состоит из шестерен с косыми зубьями разного направления, шестерня ротора-поршня при работе двигателя обкатывается по центрально расположенной шестерне вала двигателя, внутренний диаметр наружной обоймы равен диаметру делительной окружности шестерни ротора-поршня, а камеры сгорания смещены в сторону вращения ротора-поршня.A rotary piston engine (in short - RPD with a trihedral rotor-piston), consisting of a housing with an inner surface closed from the ends of the covers, a rotor-piston, at the tops of which there are installed rotor-piston seals, inside of which is located the centering mechanism of the rotor-piston, including the roller bearing of the shaft, and the mechanism for transmitting rotation from the rotor-piston to the motor shaft, while the rotor-piston is rigidly connected to the internal gear (with the inner tooth), characterized in that the rotor-piston is closed from the ends of the plates, The rotor-piston centering mechanism also includes an outer race inside the rotor-piston and a centering roller located between the shaft bearing and the outer race, the rotation transmission mechanism from the rotor-piston to the motor shaft is installed inside the rotor-piston and consists of gears with oblique teeth of different directions, the rotor-piston gear during engine operation is rolled around the centrally located gear of the motor shaft, the inner diameter of the outer race is equal to the diameter of the pitch circle of the gear of the rotor-piston, and the chambers The tanks are biased towards the rotation of the rotor-piston.

Двигатель 4-тактный. За один оборот ротора-поршня происходит три рабочих хода. Корпус роторно-поршневого двигателя выполняет функцию цилиндров поршневого двигателя. Охлаждение жидкостное. В едином объеме заключено получение тепловой энергии и преобразование ее в механическую работу вала двигателя.The engine is 4-stroke. For one revolution of the rotor-piston, three working strokes occur. The housing of a rotary piston engine acts as a cylinder of a piston engine. Liquid cooling. In a single volume is the receipt of thermal energy and its conversion into the mechanical operation of the motor shaft.

Устройство механизма двигателя поясняется фигурами, на которых изображены:The device of the engine mechanism is illustrated by figures, which depict:

на фиг.1 - поперечный разрез двигателя,figure 1 is a transverse section of the engine,

на фиг.2 - продольный разрез двигателя,figure 2 is a longitudinal section of the engine,

на фиг.3, 4, 5, 6 - схема работы роторно-поршневого двигателя:figure 3, 4, 5, 6 - diagram of the rotary piston engine:

на фиг.3-положение I,figure 3-position I,

на фиг.4 - положение II,figure 4 - position II,

на фиг.5 - положение III,figure 5 - position III,

на фиг.6 - положение IV.figure 6 - position IV.

на фиг.7, 8 - схемы профилей корпуса:7, 8 - diagrams of the profiles of the housing:

фиг.7 - профиль автора - ЭПИХОРДА,Fig.7 - profile of the author - EPICHORA,

фиг.8 - профиль ЭПИТРОХОЙДА - ВАНКЕЛЬ.Fig - profile EPITROHOID - WANKEL.

Обозначение: х и у - оси координат. R - радиус боковой образующей.Designation: x and y - coordinate axis. R is the radius of the side generatrix.

Номера деталей повторяются на фиг. 3, 4, 5, 6.Part numbers are repeated in FIG. 3, 4, 5, 6.

Двигатель состоит из следующих деталей.The engine consists of the following parts.

Корпус 1 с внутренней поверхностью. С торцов корпус закрыт крышками 2. Внутри корпуса расположен трехгранный ротор-поршень 3. Через внутреннюю поверхность ротора-поршня проходит вал 5 двигателя, подшипники 9 вала двигателя расположены в крышках 2 корпуса вала двигателя. С торцов ротор-поршень закрыт пластинами 4, в корпусе ротора-поршня расположен механизм центровки ротора-поршня 3 относительно вала 5 двигателя; состоящий из роликового подшипника 7 на валу 5 двигателя, центрующей втулки 10 в корпусе ротора-поршня 3 и центрующего вала 11.Case 1 with an inner surface. At the ends, the housing is closed by covers 2. Inside the housing there is a trihedral rotor-piston 3. The motor shaft 5 passes through the inner surface of the rotor-piston, bearings 9 of the motor shaft are located in the covers 2 of the motor shaft housing. At the ends, the rotor-piston is closed by the plates 4, in the rotor-piston case there is a centering mechanism of the rotor-piston 3 relative to the motor shaft 5; consisting of a roller bearing 7 on a motor shaft 5, a centering sleeve 10 in a rotor-piston housing 3 and a centering shaft 11.

В корпусе ротора-поршня установлен механизм передачи вращения от ротора-поршня 3 к валу 5 двигателя, состоящий из шестерен:In the rotor-piston case, a rotation transmission mechanism is installed from the rotor-piston 3 to the motor shaft 5, consisting of gears:

шестерня 8 ротора-поршня,gear 8 of the rotor piston,

шестерня 6 вала двигателя.gear 6 of the engine shaft.

Механизмы расположены внутри корпуса по торцам, механизмы планетарные. Форма ротора-поршня 3 трехгранная сферическая, в вершинах установлены двойные уплотнители 15 ротора (радиальные), уплотнители 14 ротора (торцевые) установлены в пластинах 4. Камеры сгорания 13, основной объем размещен в основаниях ротора-поршня 3 и смещен в сторону вращения ротора.The mechanisms are located inside the housing at the ends, the planetary mechanisms. The shape of the rotor-piston 3 is triangular spherical, double rotor seals 15 (radial) are installed at the tops, rotor seals 14 (end) are installed in the plates 4. Combustion chambers 13, the main volume is located at the bases of the rotor-piston 3 and is shifted towards the rotor rotation.

Механизм газораспределения отсутствует. Газораспределение осуществляется самими элементами двигателя: ротором-поршнем 3 и каналами для впуска элементов энергоносителя (воздух, топливо) и выпуска отработанных газов.The timing mechanism is missing. Gas distribution is carried out by the engine elements themselves: the rotor-piston 3 and channels for the intake of energy elements (air, fuel) and exhaust gases.

Каналы расположены в корпусе 1 двигателя. Смотри чертеж общего вида, обозначение: ВС - всасывание, ВХ - выхлоп.The channels are located in the housing 1 of the engine. See the general drawing, designation: BC - suction, BX - exhaust.

Механизм центровки ротора-поршня снижает радиальное давление на вершины ротора-поршня и внутреннюю поверхность корпуса, обеспечивает синхронизацию положения ротора-поршня относительно корпуса и основных окружностей шестерен. Схема профиля корпуса (ЭПИТРОХОЙДА) не отвечает современным требованиям.The centering mechanism of the rotor-piston reduces the radial pressure on the tops of the rotor-piston and the inner surface of the housing, provides synchronization of the position of the rotor-piston relative to the housing and the main circles of the gears. The profile profile of the enclosure (EPITROHOID) does not meet modern requirements.

Работа роторно-поршневого двигателя для автомобилей.Work rotary piston engine for cars.

Двигатель - 4-тактный, схема работы изображена на фиг.3, 4, 5, 6. Положение зафиксировано относительно одной точки вершин ротора и обозначено символами - А, Б, С.The engine is 4-stroke, the operation scheme is shown in Figs. 3, 4, 5, 6. The position is fixed relative to one point of the rotor vertices and is indicated by the symbols - A, B, C.

Ротор-поршень 3 под давлением газа вращается относительно корпуса 1 двигателя, образуется четыре объема: между поверхностью корпуса 1 двигателя и поверхностью ротора-поршня 3. Объемы изменяются от минимума до максимума и в обратной последовательности в соответствии с циклами. За один полный оборот ротора-поршня 3 совершается три полных цикла.The rotor-piston 3 rotates under gas pressure relative to the engine housing 1, four volumes are formed: between the surface of the engine housing 1 and the surface of the rotor-piston 3. The volumes vary from minimum to maximum and in reverse sequence in accordance with the cycles. For one complete revolution of the rotor-piston 3, three complete cycles are performed.

Впуск рабочей смеси через канал - ВС.The intake of the working mixture through the channel is aircraft.

Выпуск отработанных газов через канал - ВХ.The exhaust gas through the channel - VX.

Поскольку в двигателе за один оборот совершается 12 отдельных циклов, то на фиг.3, 4, 5, 6 изображено положение ротора в экстремальных точках по осям двигателя.Since the engine performs 12 separate cycles in one revolution, then Figures 3, 4, 5, 6 show the position of the rotor at extreme points along the axes of the engine.

Центрующий вал 11 находится в положении фиг.3, 4, 5, 6.The centering shaft 11 is in the position of figure 3, 4, 5, 6.

Свеча зажигания 12 расположена в корпусе 1 двигателя, в положении верхней мертвой точки - ВМТ.The spark plug 12 is located in the engine housing 1, in the position of top dead center - TDC.

Claims (1)

Роторно-поршневой двигатель, состоящий из корпуса с внутренней поверхностью, закрытого с торцов крышками, ротора-поршня, в вершинах которого установлены уплотнители ротора-поршня, внутри которого расположен механизм центровки ротора-поршня, включающий роликовый подшипник вала, и механизма передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя, при этом ротор-поршень жестко связан с шестерней внутреннего зацепления (с внутренним зубом), отличающийся тем, что ротор-поршень закрыт с торцов пластинами, механизм центровки ротора-поршня включает также наружную обойму внутри ротора-поршня и центрирующий ролик, расположенный между подшипником вала и наружной обоймой, механизм передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя установлен внутри ротора-поршня и состоит из шестерен с косыми зубьями разного направления, шестерня ротора-поршня при работе двигателя обкатывается по центрально расположенной шестерне вала двигателя, внутренний диаметр наружной обоймы равен диаметру делительной окружности шестерни ротора-поршня, а камеры сгорания смещены в сторону вращения ротора-поршня. A rotary piston engine, consisting of a housing with an inner surface closed from the ends of the covers, a rotor-piston, at the tops of which there are installed rotor-piston seals, inside of which there is a centering mechanism of the rotor-piston, including a roller bearing of the shaft, and a rotation transmission mechanism from the rotor - a piston to the motor shaft, while the rotor-piston is rigidly connected to the internal gear (with the internal tooth), characterized in that the rotor-piston is closed from the ends of the plates, the centering mechanism of the rotor-piston includes there is also an outer race inside the rotor-piston and a centering roller located between the shaft bearing and the outer race, the rotation transmission mechanism from the rotor-piston to the motor shaft is installed inside the rotor-piston and consists of gears with oblique teeth of different directions, the gear of the rotor-piston the engine runs around the centrally located gear shaft of the engine, the inner diameter of the outer race is equal to the diameter of the pitch circle of the gear of the rotor-piston, and the combustion chambers are shifted in the direction of rotation of the rotor rushnya.

Images