RU2491432C2 - Vaned rotor engine with outrigger combustion chamber and disc-type valve control system (versions) - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: rotary ICE comprises stationary hollow housing accommodating the rotor. Said housing is confined by two side covers. Cylindrical hollow seats are arranged along housing edges to accommodate locking drums with grooves for rotor vane passage. Exhaust gas discharge, fuel feed and ignition plug holes are made at housing surfaces or those of side covers. Fuel mix is ignited in combustion chambers temporarily isolated by disc-driven valve control mechanism. Engine is composed of segments divided by parallel inner lateral covers with passages for passages of rotor shaft and lock drums and compressed fuel mix and working gas. In segments of the first type fuel mix is injected and compressed, working gases expand and are discharged. Segments of the second type bypass compressed fuel mix from first-type segments into third-type segments, that is, combustion chamber segments, and working gas from third-type segments into first-type segments with the help of discs.EFFECT: higher efficiency, simple design, better manufacturability, decreased weight and overall sizes.4 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в автомобилестроении, судостроении, тракторостроении, производстве силовых установок и других областях, где применяются двигатели существующих в настоящее время схем.The invention relates to the field of engine manufacturing and can be used in the automotive industry, shipbuilding, tractor manufacturing, production of power plants and other areas where engines of currently existing circuits are used.

В современном двигателестроении известны роторные двигатели двух основных видов, деление происходит по типу рабочих объемов: запираются они на время герметично, или имеют постоянную связь с атмосферой. К последним относятся газовые турбины, камеры сгорания которых отделены от выхлопного сопла (от атмосферы) лишь густым «частоколом» лопастей роторной крыльчатки.In modern engine building, rotary engines of two main types are known, the division occurs according to the type of working volumes: they are sealed for a while, or have a constant connection with the atmosphere. The latter include gas turbines, the combustion chambers of which are separated from the exhaust nozzle (from the atmosphere) only by a thick “stockade” of rotor impeller blades.

В свою очередь, роторные двигатели с герметично запираемыми рабочими объемами можно разделить на следующие типы различных компоновок:In turn, rotary engines with hermetically sealed displacements can be divided into the following types of different layouts:

1. роторные двигатели с неравномерным разнонаправленным (возвратно-вращательным) движением главного рабочего элемента;1. rotary engines with uneven multidirectional (reciprocating) movement of the main working element;

2. роторные двигатели с неравномерным однонаправленным (пульсирующе-вращательным) движением главного рабочего элемента;2. rotary engines with uneven unidirectional (pulsating-rotational) movement of the main working element;

3. роторные двигатели с простым и равномерным вращательным движением главного рабочего элемента и с уплотнительными заслонками-лопастями, движущимися в роторе (частный случай - с заслонками-лопастями, отклоняющимися на шарнирах);3. rotary engines with a simple and uniform rotational movement of the main working element and with sealing shutter-blades moving in the rotor (a special case with shutter-blades deviating on hinges);

4. роторные двигатели с простым и равномерным вращательным движением главного рабочего элемента и с уплотнительными заслонками, движущимися в корпусе;4. rotary engines with a simple and uniform rotational movement of the main working element and with sealing flaps moving in the housing;

5. роторные двигатели с планетарным вращательным движением главного рабочего элемента и без применения отдельных уплотнительных элементов;5. rotary engines with planetary rotational movement of the main working element and without the use of separate sealing elements;

6. роторные двигатели с простым вращательным движением главного рабочего элемента, без применения отдельных уплотнительных элементов и спиральной организацией формы рабочих камер;6. rotary engines with a simple rotational movement of the main working element, without the use of separate sealing elements and the spiral organization of the shape of the working chambers;

7. роторные двигатели с простым и равномерным вращательным движением главного рабочего элемента и с использованием такого же простого вращательного движения уплотнительных элементов.7. rotary engines with a simple and uniform rotational movement of the main working element and using the same simple rotational movement of the sealing elements.

Работоспособные на сегодняшний день и выпускаемые серийно роторные двигатели Ванкеля, не вполне корректно называемые «роторно-поршневыми», относятся к 5-й группе. Основным недостатком подобных конструкций является наличие элементов, совершающих возвратно - поступательные, качательные или планетарно - вращательные движения. Как следствие возникают проблемы, связанные с чрезмерной сложностью реализации системы уплотнений, недостаточным ресурсом работы двигателя вследствие быстрого износа рабочих поверхностей, что обусловлено наличием больших центробежных сил, действующих на рабочие элементы.Effective today and commercially available Wankel rotary engines, not quite correctly called “rotary piston” engines, belong to the 5th group. The main disadvantage of such designs is the presence of elements that make reciprocal - translational, rocking or planetary - rotational movements. As a result, there are problems associated with the excessive complexity of the implementation of the sealing system, insufficient engine life due to the rapid wear of the working surfaces, due to the presence of large centrifugal forces acting on the working elements.

Предлагаемое изобретение относится к седьмому из вышеперечисленных типов роторных двигателей и по своей сущности наиболее близко к выпускающимся/выпускавшимся серийно роторным насосам и роторному паровому двигателю (коловратной машине) Н.Н. Тверского. Его паровой роторный двигатель отличали высокая долговечность, эффективность и крутящий момент, однако с появлением турбин схема была забыта. Примененная им схема представляет собой машину простого расширения и основана на простом равномерном вращательном движении главного рабочего элемента (ротора) и уплотнительных элементов (запорных барабанов). Конструкция аналогична современному роторному насосу (с той разницей, что в машине Тверского рабочее тело (пар) приводит в движение ротор, а в насосе вращающийся от внешнего привода ротор обеспечивает перекачивание жидкости (газа)).The present invention relates to the seventh of the above types of rotary engines and, in essence, is closest to commercially available / commercially available rotary pumps and rotary steam engine (rotary engine) N.N. Tversky. Its steam rotary engine was distinguished by high durability, efficiency and torque, however, with the advent of turbines, the circuit was forgotten. The scheme used by him is a simple expansion machine and is based on a simple uniform rotational movement of the main working element (rotor) and sealing elements (locking drums). The design is similar to a modern rotary pump (with the difference that in the Tversky machine the working fluid (steam) drives the rotor, and in the pump, the rotor rotating from an external drive ensures the pumping of liquid (gas)).

С появлением двигателей внутреннего сгорания, несомненно, производились попытки приспособить такую схему роторного двигателя к осуществлению циклов двигателя внутреннего сгорания. В частности, российским изобретателем И.Ю. Исаевым был предложен ряд теоретических схем (заявка на изобретение RU 2009139975). Однако их работоспособность до настоящего времени не была подтверждена на практике.With the advent of internal combustion engines, undoubtedly, attempts were made to adapt such a rotary engine scheme to the implementation of internal combustion engine cycles. In particular, the Russian inventor I.Yu. Isaev proposed a number of theoretical schemes (application for invention RU 2009139975). However, their performance to date has not been confirmed in practice.

Цель изобретения - создание двигателя, работающего от любых моторных топлив, с высоким коэффициентом полезного действия за счет отсутствия механизмов, совершающих возвратно - поступательные движения, обладающего максимальной простотой и технологичностью конструкции, малыми габаритами и весом, возможностью создания на его основе модульных конструкций.The purpose of the invention is the creation of an engine that runs on any motor fuels, with a high efficiency due to the lack of mechanisms that perform reciprocating movements, which has the maximum simplicity and manufacturability of the structure, small dimensions and weight, the possibility of creating modular structures based on it.

Поставленная цель достигается созданием двух базовых схем, позволяющих за счет применения вынесенной камеры сгорания и дискового газораспределительного элемента:This goal is achieved by the creation of two basic schemes, allowing through the use of a remote combustion chamber and a disk gas distribution element:

- в фазе сжатия - обеспечить необходимые показатели степени сжатия с возможностью их регулирования в достаточно широких (необходимых для каждого вида применяемого топлива) пределах, обеспечить своевременное перемещение топливной смеси из камеры сжатия в камеру сгорания и ее последующее надежное запирание;- in the compression phase - to provide the necessary indicators of the degree of compression with the possibility of their regulation in a sufficiently wide (necessary for each type of fuel used) limits, to ensure timely movement of the fuel mixture from the compression chamber to the combustion chamber and its subsequent reliable locking;

- в фазе воспламенения - просто, надежно и на любой необходимый временной интервал изолировать вынесенную в конструктивно обособленную полость камеру сгорания (таким образом достигается возможность горения топливной смеси в малом неизменном объеме, что обеспечивает более высокую эффективность сгорания топлива, ликвидирует необходимость применения опережения зажигания, позволяющего в традиционных двигателях увеличить интервал горения смеси в малом объеме, но, в то же время, снижающего коэффициент полезного действия двигателя ввиду начала расширения рабочих газов еще до завершения такта сжатия);- in the ignition phase, it is simple, reliable and for any required time interval to isolate the combustion chamber brought into a structurally separate cavity (in this way the possibility of burning the fuel mixture in a small constant volume is achieved, which ensures higher fuel combustion efficiency, eliminates the need for ignition timing, allowing in traditional engines, increase the combustion interval of the mixture in a small volume, but, at the same time, reduce the efficiency of the engine due to the beginning of the expansion of the working gases even before the completion of the compression stroke);

- в фазе расширения - обеспечить свободное перемещение рабочих газов из камеры сгорания в камеру расширения и последующее запирание канала между камерой сгорания и камерой расширения для начала нового цикла.- in the expansion phase - to ensure free movement of working gases from the combustion chamber to the expansion chamber and subsequent locking of the channel between the combustion chamber and the expansion chamber to start a new cycle.

При этом разнесение в разные объемы фаз впуска - сжатия и расширения - выпуска позволяет полностью отказаться от элементов управления впуском и выпуском, аналогичных клапанам системы газораспределения современных двигателей.At the same time, the spacing of the phases of the intake - compression and expansion - output into different volumes allows you to completely abandon the intake and exhaust control elements similar to the valves of the gas distribution system of modern engines.

Первая базовая схема описывает возможность работы объединенных в одном сегменте роторного насоса и коловратной машины Тверского, сообщающихся через отделенную сегментом газораспределения камеру сгорания. Вторая базовая схема позволяет разделить механизмы двигателя, выполняющие работы роторного насоса и коловратной машины на два отдельных сегмента, с размещением камеры сгорания между ними. Также приводятся варианты, допускающие объединение сегмента газораспределения с сегментами роторного насоса, коловратной машины и/или с сегментом камеры сгорания.The first basic scheme describes the possibility of operation of a Tversky rotary pump and a rotary pump combined in one segment, communicating through a combustion chamber separated by a gas distribution segment. The second basic scheme allows you to divide the engine mechanisms that perform the work of the rotary pump and rotary machine into two separate segments, with the placement of the combustion chamber between them. Variants are also provided that allow the combination of a gas distribution segment with segments of a rotary pump, rotary pump and / or with a segment of the combustion chamber.

Таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой:Thus, the present invention is:

1. Двигатель внутреннего сгорания роторного типа, имеющий неподвижный полый корпус для размещения в нем имеющего возможность вращаться ротора, оснащенного лопастями, с устроенными по периметру корпуса цилиндрическими полыми гнездами для размещения в них имеющих возможность вращаться запорных барабанов с выточками для прохождения лопастей ротора, ограниченный двумя плоскими боковыми крышками, имеющий на поверхностях корпуса или боковых крышек отверстия для выпуска отработавших газов, подачи топливной смеси и свечей зажигания, при этом объемное взаиморасположение поверхностей выше обозначенного ротора, его лопастей, запорных барабанов, стенок корпуса и боковых крышек создает герметично запираемые рабочие камеры переменного объема, выполняющие функции камер впуска, камер сжатия, камер воспламенения и расширения, камер выпуска, и имеющий синхронизирующий привод от вала ротора на валы запорных барабанов,1. The rotary type internal combustion engine having a fixed hollow body for placement in it having a rotor equipped with blades rotatable with cylindrical hollow nests arranged around the perimeter of the housing for accommodating locking drums with recesses with recesses for passing rotor blades therein, limited to two flat side covers having openings on the surfaces of the housing or side covers for exhaust gas, supply of the fuel mixture and spark plugs, while m volumetric relative positioning of the surfaces above the designated rotor, its blades, locking drums, housing walls and side covers creates hermetically lockable working chambers of variable volume, performing the functions of intake chambers, compression chambers, ignition and expansion chambers, exhaust chambers, and having a synchronizing drive from the rotor shaft on the shafts of the locking drums,

отличающийся тем, что воспламенение топливной смеси происходит в камерах сгорания, временно изолированных дисковым или приводимым в движение с его помощью клапанным механизмом газораспределения, состоит из сегментов, разделенных между собой параллельными друг другу внутренними боковыми крышками, имеющими отверстия для размещения валов ротора и запорных барабанов, а также дополнительные отверстия для перепуска между сегментами сжатой топливной смеси и горящих рабочих газов, при этом:characterized in that the ignition of the fuel mixture occurs in the combustion chambers, temporarily isolated by a disk or driven by the valve timing mechanism, consists of segments separated by inner side covers parallel to each other, having openings for accommodating rotor shafts and locking drums, as well as additional openings for the bypass between the segments of the compressed fuel mixture and burning working gases, while:

- в первом виде сегментов происходят процессы впуска и сжатия топливной смеси, расширения и выпуска горящих рабочих газов, конструкция сегмента представляет собой неподвижный полый корпус для размещения в нем имеющего возможность вращаться ротора, оснащенного лопастями, с устроенными по периметру корпуса цилиндрическими полыми гнездами для размещения в них имеющих возможность вращаться запорных барабанов с выточками для прохождения лопастей ротора, ограниченный двумя плоскими боковыми крышками, на поверхностях корпуса или боковых крышек имеются отверстия для выпуска отработавших газов, подачи топливной смеси и дополнительные отверстия для перепуска между сегментами сжатой топливной смеси и горящих рабочих газов,- in the first type of segments, the processes of intake and compression of the fuel mixture, expansion and release of burning working gases occur, the design of the segment is a fixed hollow body for placement in it of a rotor equipped with blades, with cylindrical hollow nests arranged around the perimeter of the housing for placement in of them having the ability to rotate the locking drums with recesses for passing the rotor blades, limited by two flat side covers, on the surfaces of the housing or side to yshek has holes for discharging exhaust gas flow of the fuel mixture and additional holes for bypass between segments of compressed fuel mixture and burning the working gas,

- второй вид сегментов выполняет функцию газораспределения и отвечает за своевременный перепуск сжатой топливной смеси из сегментов первого вида в сегменты третьего вида - сегменты камер сгорания и горящих рабочих газов из сегментов третьего вида в сегменты первого вида с помощью имеющего возможность вращаться внутри него на роторном валу и с одинаковой с ротором скоростью, выполняющего функцию газораспределительного механизма диска, имеющего прорези в форме дуг, радиусы которых совпадают с радиусами, измеренными от оси ротора до отверстий перепуска сжатой топливной смеси и отверстий перепуска горящих рабочих газов, а угловые длины определяются исходя из необходимых периодов перепуска в обоих направлениях,- the second type of segments performs the function of gas distribution and is responsible for the timely transfer of the compressed fuel mixture from the first type segments to the third type segments - segments of the combustion chambers and burning working gases from the third type segments to the first type segments using the rotary shaft that can rotate inside it and with the same speed as the rotor, performing the function of a gas distribution mechanism of a disk having slots in the form of arcs whose radii coincide with the radii measured from the axis of the rotor to the hole sty bypass compressed fuel mix, and burning holes bypass working gas, and the angular length determined based on the required bypass periods in both directions,

- третий вид сегментов предназначен для размещения камер сгорания любого необходимого, исходя из производительности сегментов первого вида, объема, и помимо отверстий перепуска имеет отверстия для размещения свечей зажигания или топливных форсунок, или одновременного размещения топливных форсунок и свечей зажигания.- the third type of segments is designed to accommodate the combustion chambers of any necessary, based on the performance of the segments of the first type, volume, and in addition to the bypass holes has openings for accommodating spark plugs or fuel injectors, or at the same time placing fuel nozzles and spark plugs.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что имеет не менее двух отдельных сегментов первого вида, расположенных по разные стороны от сегмента камер сгорания, при этом каждый из сегментов первого вида может включать как равное, так и не равное, за счет различающегося количества запорных барабанов и лопастей ротора, количество камер впуска - сжатия и камер расширения - выпуска, а также не иметь камер одного типа, при условии их наличия в другом сегменте.2. The engine according to claim 1, characterized in that it has at least two separate segments of the first type, located on opposite sides of the segment of the combustion chambers, each of the segments of the first type may include equal or not equal, due to the different the number of locking drums and rotor blades, the number of inlet - compression chambers and expansion - exhaust chambers, and also not have chambers of one type, provided they are in another segment.

3. Двигатель по п.1 или п.2, отличающийся тем, что количество и взаиморасположение находящихся в одном сегменте роторов, их лопастей, запорных барабанов, дисков газораспределения и камер сгорания может быть любым, в том числе возможно расположение на центральном валу запорного барабана, а на периферийных валах роторов, возможно размещение на одном валу, как только роторов разных сегментов, так и роторов одних и запорных барабанов других сегментов, применение камер впуска - сжатия и расширения - выпуска неравного объема, использование ступенчатого сжатия и расширения путем добавления дополнительных сегментов первого вида.3. The engine according to claim 1 or claim 2, characterized in that the number and relative position of the rotors located in one segment, their blades, locking drums, gas distribution disks and combustion chambers can be any, including the location of the locking drum on the central shaft and on the peripheral shafts of the rotors, it is possible to place on the same shaft both the rotors of different segments and the rotors of one and the locking drums of other segments, the use of intake chambers - compression and expansion - the release of unequal volume, the use of steps of compression and expansion by adding additional segments of the first type.

4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что функции сегментов второго вида выполняют сегменты первого или третьего вида, или одновременно сегменты и первого, и третьего вида, при этом:4. The engine according to claim 3, characterized in that the functions of the segments of the second type are performed by segments of the first or third type, or simultaneously segments of both the first and third types, while:

- в сегментах первого вида сами роторы или объединенные с ними диски газораспределения, обеспечивают за счет имеющихся на них дуговых вырезов, прорезей, или выступов либо непосредственное открытие перепускных отверстий между сегментом их нахождения и камерой сгорания, либо открытие перепускных отверстий через приведение в движение клапанов;- in the first type segments, the rotors themselves or the gas distribution disks combined with them provide, due to the arc cutouts, slots, or protrusions on them, either directly opening the bypass holes between the segment of their location and the combustion chamber, or opening the bypass holes by actuating the valves;

- в сегментах третьего вида размещенный в полом корпусе сегмента и имеющий возможность вращаться на роторном валу и с одинаковой с ротором скоростью, выполняющий функцию газораспределительного механизма диск обеспечивает, за счет имеющихся на нем выступов и вырезов в форме дуг, необходимые интервалы перепуска топливной смеси и рабочих газов через отверстия перепуска в боковых крышках сегмента, а взаиморасположение поверхностей диска газораспределения, стенок корпуса и его боковых крышек создает камеру постоянного объема, являющуюся камерой сгорания, для воспламенения смеси в которой имеются отверстия для размещения свечей зажигания или топливных форсунок, или одновременного размещения топливных форсунок и свечей зажигания.- in segments of the third type, located in a hollow segment housing and having the ability to rotate on the rotor shaft and at the same speed as the rotor, the disk acting as a gas distribution mechanism provides, due to the protrusions and notches in the form of arcs on it, the necessary intervals for transferring the fuel mixture and working gases through the bypass holes in the side covers of the segment, and the relative position of the surfaces of the gas distribution disk, the walls of the housing and its side covers creates a chamber of constant volume, which is a combustion chamber, for igniting the mixture in which there are openings for placing spark plugs or fuel nozzles, or at the same time placing fuel nozzles and spark plugs.

Поподробнее рассмотрим возможные способы реализации предлагаемого двигателя на практике.Let us examine in more detail the possible ways of realizing the proposed engine in practice.

В первой базовой схеме двигатель состоит из трех последовательно граничащих друг с другом через боковые крышки основных сегментов, каждый из которых выполняет свои собственные функции. Синхронизация работы всего механизма обеспечивается шестеренчатой передачей или иным механизмом, непрерывно связывающим валы ротора и запорных барабанов, таким образом, чтобы при каждом прохождении лопастью ротора точки соприкосновения ротора и запорного барабана ей соответствовала выточка запорного барабана. В отдельных случаях такая синхронизация может выполняться за счет контактирующих поверхностей самих роторов и запорных барабанов.In the first basic scheme, the engine consists of three sequentially adjacent to each other through the side covers of the main segments, each of which performs its own functions. The synchronization of the entire mechanism is ensured by gear transmission or another mechanism that continuously connects the rotor shafts and the locking drums, so that each time the rotor blade passes the contact point of the rotor and the locking drum, the recess of the locking drum corresponds to it. In some cases, such synchronization can be performed due to the contacting surfaces of the rotors themselves and the locking drums.

Приведенное описание устройства и работы двигателя с одной камерой сгорания, расположенным на центральном валу ротором, полностью симметрично расположенными относительно оси ротора двумя лопастями и также симметрично расположенными двумя запорными барабанами иллюстрируется фигурами с первой по третью, стрелками показано направление движения топливной смеси, выхлопных газов, направления вращения роторов, запорных барабанов и дисков газораспределения:The description of the device and the operation of the engine with one combustion chamber located on the central shaft by the rotor, two blades completely symmetrically located relative to the rotor axis and also symmetrically located by two locking drums is illustrated by figures one through three, arrows show the direction of movement of the fuel mixture, exhaust gases, directions rotation of rotors, locking drums and timing disks:

Фигура 1 - Схема сегмента впуска - сжатия - расширения - выпуска;Figure 1 - Scheme of the segment of the intake - compression - expansion - release;

Фигура 2 - Схема сегмента газораспределения;Figure 2 - Scheme of the gas distribution segment;

Фигура 3 - Схема сегмента камеры сгорания.Figure 3 - Diagram of the segment of the combustion chamber.

Первый сегмент (графическая схема приведена на фигуре 1) отвечает за впуск и сжатие топливной смеси, расширение, с приведением во вращение ротора, рабочих газов и их последующий выпуск. Здесь происходят все фазы рабочего цикла двигателей внутреннего сгорания, за исключением фазы воспламенения смеси. Конструкция имеет неподвижный полый, ограниченный плоскими боковыми крышками корпус (1), для размещения имеющего возможность вращаться в одной плоскости, закрепленного на своем валу ротора (2) с имеющимися на нем лопастями, и имеющих выточки для прохождения его лопастей запорных барабанов (3), также закрепленных на своих валах и имеющих возможность вращения внутри корпуса. В стенках корпуса или боковых крышках, максимально близко к одному из запорных барабанов и по разные стороны о г него предусмотрены два отверстия: для впуска топливной смеси (4) и для выпуска отработавших газов (5). Также одна из крышек имеет два дополнительных перепускных отверстия, расположенных в пределах кольцеобразной проекции движения лопастей ротора по разные стороны от второго запорного барабана и удаленных на разные расстояния от оси ротора. Через одно из отверстий из сегмента выводится сжатая до необходимого давления топливная смесь (6), второе служит для поступления в сегмент горящих рабочих газов (7). Глубина корпуса (расстояние между боковыми крышками) соответствует толщине ротора и запорных барабанов или немного превышает их для обеспечения нормального вращения ротора и запорных барабанов. Помимо перечисленных отверстий циркуляции газов, боковые крышки первого сегмента (как и остальных сегментов) имеют отверстия для размещения валов ротора и запорных барабанов (8). Взаиморасположение поверхностей выше обозначенных ротора, стенок корпуса и его боковых крышек, а также лопастей ротора и запорных барабанов создает от двух до четырех камер переменного объема. Данные камеры (сектора) в разные интервалы времени могут выполнять от двух до четырех различных функций. Сообщающаяся с отверстием впуска - является камерой впуска, а при делении ее на две части проходящей лопастью ротора образует две разделенные лопастью камеры - впуска (9) и сжатия (10). Сообщающаяся с отверстием выпуска - является камерой выпуска, а при делении ее на две части проходящей лопастью ротора образует две разделенные лопастью камеры - расширения (11) и выпуска (12).The first segment (the graphic diagram is shown in figure 1) is responsible for the intake and compression of the fuel mixture, expansion, bringing the rotor, working gases into rotation and their subsequent release. Here all phases of the working cycle of internal combustion engines occur, with the exception of the ignition phase of the mixture. The design has a fixed hollow housing limited by flat side covers (1), for accommodating it having the ability to rotate in the same plane, mounted on its rotor shaft (2) with the blades on it, and having recesses for the passage of its blades of locking drums (3), also mounted on their shafts and having the ability to rotate inside the housing. Two openings are provided in the body walls or side covers, as close as possible to one of the locking drums and on different sides of it, one for the intake of the fuel mixture (4) and for the exhaust gas (5). Also, one of the covers has two additional bypass holes located within the annular projection of the movement of the rotor blades on opposite sides of the second locking drum and remote at different distances from the axis of the rotor. The fuel mixture (6), compressed to the required pressure, is discharged through one of the openings from the segment, the second serves to enter the burning working gases (7) into the segment. The depth of the casing (the distance between the side covers) corresponds to the thickness of the rotor and the locking drums or slightly exceeds them to ensure normal rotation of the rotor and the locking drums. In addition to the aforementioned gas circulation openings, the side covers of the first segment (as well as the other segments) have openings for accommodating rotor shafts and locking drums (8). The relative position of the surfaces above the designated rotor, the walls of the housing and its side covers, as well as the rotor blades and locking drums creates from two to four chambers of variable volume. Camera data (sectors) at different time intervals can perform from two to four different functions. Communicating with the inlet opening is the inlet chamber, and when dividing it into two parts by the passing rotor blade, it forms two chambers separated by the blade - inlet (9) and compression (10). Communicating with the outlet opening is the exhaust chamber, and when dividing it into two parts by the passing rotor blade, it forms two chambers separated by the blade - expansion (11) and exhaust (12).

Второй сегмент (графическая схема приведена на фигуре 2) выполняет функцию газораспределительного механизма и представляет собой полый корпус (13), предназначенный для размещения внутри него диска газораспределения (14), жестко закрепленного на валу ротора и вращающегося с одинаковой с ротором скоростью. Корпус также ограничен боковыми крышками, имеющими по три направляющих отверстия для валов ротора и запорных барабанов и по два перепускных отверстия: для сжатой топливной смеси (15) и для рабочих газов (16), совпадающих по расположению с перепускными отверстиями боковой крышки первого сегмента. Глубина корпуса, как и в случае с первым сегментом, соответствует, или незначительно превышает толщину вращающегося в нем диска, обеспечивая нормальное вращение. На диске имеются четыре прорези в форме дуг: две обеспечивают перепуск топливной смеси (17), вторые две обеспечивают перепуск рабочих газов (18). Радиусы дуг совпадают с радиусами, измеренными от оси диска (ротора) до перепускных отверстий крышек сегмента, а угловые длины рассчитываются исходя из необходимых интервалов перепуска топливной смеси из камеры сжатия первого сегмента в третий (камеру сгорания) и рабочих газов из третьего сегмента в камеру расширения первого.The second segment (the graphic diagram is shown in figure 2) performs the function of a gas distribution mechanism and is a hollow body (13) designed to accommodate a gas distribution disk (14) inside it, rigidly fixed to the rotor shaft and rotating at the same speed with the rotor. The housing is also limited by side covers having three guide holes for rotor shafts and locking drums and two bypass holes: for compressed fuel mixture (15) and for working gases (16), which coincide in location with the bypass holes of the side cover of the first segment. The depth of the case, as in the case of the first segment, corresponds to or slightly exceeds the thickness of the disk rotating in it, providing normal rotation. There are four slots in the form of arcs on the disk: two provide bypass of the fuel mixture (17), the second two provide bypass of the working gases (18). The radii of the arcs coincide with the radii measured from the axis of the disk (rotor) to the bypass openings of the segment covers, and the angular lengths are calculated based on the necessary intervals for transferring the fuel mixture from the compression chamber of the first segment to the third (combustion chamber) and the working gases from the third segment to the expansion chamber first.

Третий сегмент (графическая схема приведена на фигуре 3) представляет собой полый корпус (19) для размещения в нем камеры сгорания (20), объем которой рассчитывается исходя из производительности первого сегмента - объема поступающей топливной смеси и необходимой для наиболее эффективного, в зависимости от типа применяемого топлива, степени ее сжатия. Корпус сегмента также ограничен боковыми крышками, одна из которых имеет два перепускных отверстия, проекции которых приведены на схеме: топливной смеси (21) и рабочих газов (22), совпадающих по расположению с перепускными отверстиями боковых крышек второго сегмента. При необходимости (в силу возможности применения различных компоновочных решений) боковые крышки сегмента также содержат отверстия для валов ротора и запорных барабанов. В стенке корпуса или боковых крышках выполняется отверстие для свечи зажигания (23) и/или топливных форсунок высокого давления при работе двигателя на дизельном топливе или организации непосредственного впрыска топлива.The third segment (the graphic diagram is shown in figure 3) is a hollow body (19) for placing a combustion chamber (20) in it, the volume of which is calculated based on the performance of the first segment - the volume of the incoming fuel mixture and necessary for the most efficient, depending on the type fuel used, its compression ratio. The segment housing is also limited by side covers, one of which has two bypass openings, the projections of which are shown in the diagram: the fuel mixture (21) and working gases (22), which coincide in location with the bypass holes of the side covers of the second segment. If necessary (due to the possibility of using various layout solutions), the side covers of the segment also contain holes for the rotor shafts and locking drums. An opening is made in the housing wall or side covers for the spark plug (23) and / or high-pressure fuel injectors when the engine is running on diesel fuel or arranging direct fuel injection.

Поскольку каждый вышеперечисленный сегмент имеет хотя бы одну боковую крышку, прилегающую к боковой крышке соседнего (соседних) сегментов, для упрощения конструкции крышки могут выполняться общими для соседних сегментов, также крышки могут объединяться с прилегающими стенками корпуса.Since each of the above segments has at least one side cover adjacent to the side cover of adjacent (adjacent) segments, to simplify the design of the cover, they can be shared by adjacent segments, and the covers can also be combined with the adjacent walls of the housing.

Двигатель работает следующим образом: при прохождении лопастью ротора дугообразной камеры впуска, образуемой поверхностями корпуса, боковых крышек первого сегмента, ротора и его лопасти, и одного из запорных барабанов, перед лопастью ротора, по направлению его вращения, создается зона сжатия, а позади лопасти зона разряжения. Наличие постоянно открытого отверстия впуска в данной камере позволяет беспрепятственно поступать в зону разряжения топливной смеси, необходимой для выполнения следующего рабочего цикла. Давление в зоне сжатия постепенно увеличивается по мере приближения лопасти ротора к расположенному впереди, по ходу движения лопасти, запорному барабану. В момент достижения степени сжатия близкой к необходимой для выбранного типа топлива, дугообразный вырез диска газораспределения, вращающегося параллельно и с равной ротору угловой скоростью, достигает расположенных на одной оси отверстий перепуска топливной смеси боковых стенок первого, второго и третьего сегментов и начинается заполнение расположенной в третьем сегменте камеры сгорания. Поскольку с этого момента к объему камеры сжатия добавляется объем камеры сгорания, степень сжатия в нем резко снижается, детонационных процессов не происходит. По мере дальнейшего приближения лопасти ротора к поверхности запорного барабана происходит повторное увеличение давления в общем объеме, образованном объемами камеры сжатия и камеры сгорания. В момент повторного достижения степени сжатия, необходимой для выбранного типа топлива, дугообразный вырез диска газораспределения завершает прохождение отверстий перепуска топливной смеси. Камера сгорания с находящейся в ней сжатой топливной смесью оказывается полностью изолированной, с помощью находящейся в ее корпусе свечи зажигания осуществляется воспламенение. Продолжая движение, лопасть ротора вплотную приближается к поверхности запорного барабана и, за счет наличия на нем выточки для прохождения лопасти, происходит объединение камер впуска и сжатия и сброс оставшейся в камере сжатия перед лопастью ротора смеси в камеру впуска для дальнейшего использования в последующем цикле. Лопасть ротора, находясь в выточке барабана, проходит точку соприкосновения ротора и запорного барабана, переходит в камеру выпуска и, деля ее на две части, создает два отдельных объема, которые в дальнейшем становятся камерами выпуска и камерой расширения. Далее лопасть ротора достигает расположенного на боковой стенке отверстия перепуска рабочих газов и проходит его. Одновременно отверстий перепуска достигает и второй дугообразный вырез на двигающемся параллельно ротору диске газораспределения и начинается перепуск рабочих газов из камеры сгорания в камеру расширения, находящуюся позади лопасти ротора. Лопасть ротора до момента завершения прохождения дугообразным вырезом диска газораспределения отверстий перепуска рабочих газов продолжает движение под напором поступающих газов, одновременно выталкивая через находящееся в конце камеры отверстие выпуска отработавшие газы, оставшиеся от предыдущего цикла. В это время вторая лопасть ротора уже прошла запорный барабан, разделяющий камеры впуска и выпуска (отверстия впуска и выпуска), прошла отверстие впуска и начала весь вышеописанный цикл повторно. Таким образом, на один оборот вала ротора произойдет два полных рабочих цикла.The engine operates as follows: when the rotor blade passes through the arcuate inlet chamber formed by the surfaces of the housing, the side covers of the first segment, the rotor and its blade, and one of the locking drums, a compression zone is created in front of the rotor blade in the direction of its rotation, and a zone behind the blade rarefaction. The presence of a constantly open inlet opening in this chamber allows you to freely enter the discharge zone of the fuel mixture, which is necessary to perform the next working cycle. The pressure in the compression zone gradually increases as the rotor blade approaches the front, located in the direction of movement of the blade, the locking drum. When the compression ratio is close to that necessary for the selected type of fuel, the arcuate cut-out of the gas distribution disk rotating in parallel with an equal rotor angular speed reaches the side walls of the first, second and third segments located on the same axis of the fuel mixture bypass holes and filling in the third segment of the combustion chamber. Since from this moment the volume of the combustion chamber is added to the volume of the compression chamber, the compression ratio in it decreases sharply, detonation processes do not occur. With the further approach of the rotor blade to the surface of the locking drum, a repeated increase in pressure occurs in the total volume formed by the volumes of the compression chamber and the combustion chamber. When the compression ratio necessary for the selected type of fuel is reached again, the arched cut-out of the gas distribution disk completes the passage of the fuel mixture bypass holes. The combustion chamber with the compressed fuel mixture inside it is completely isolated, with the help of the spark plug located in its body, ignition is carried out. Continuing the movement, the rotor blade closely approaches the surface of the locking drum and, due to the presence of a recess on it for the passage of the blade, the inlet and compression chambers are combined and the mixture remaining in the compression chamber in front of the rotor blade in the inlet chamber for further use in a subsequent cycle. The rotor blade, being in the recess of the drum, passes the contact point of the rotor and the locking drum, passes into the exhaust chamber and, dividing it into two parts, creates two separate volumes, which later become the exhaust chambers and the expansion chamber. Further, the rotor blade reaches the working gas bypass hole located on the side wall and passes through it. At the same time, the second arcuate cut-out on the gas distribution disk parallel to the rotor reaches the bypass holes and the transfer of working gases from the combustion chamber to the expansion chamber located behind the rotor blade begins. The rotor blade, until the passage through the arched cut-out of the gas distribution disk to the passage of the working gas bypass holes, continues to move under the pressure of the incoming gases, while at the same time pushing the exhaust gases remaining from the previous cycle through the exhaust outlet located at the end of the chamber. At this time, the second rotor blade has already passed the locking drum separating the inlet and outlet chambers (inlet and outlet openings), the inlet opening has passed and the whole cycle described above has been started again. Thus, for one revolution of the rotor shaft, two full duty cycles will occur.

Принцип работы двигателя второй базовой схемы повторяет описанный для первой, с той разницей, что связанные через перепускные отверстия и камеру сгорания камеры впуска - сжатия и расширения - выпуска находятся в разных сегментах, подача топливной смеси и выпуск рабочих газов производятся через перепускные отверстия не на одной, а на двух противоположных боковых крышках камеры сгорания.The principle of operation of the engine of the second basic circuit repeats the one described for the first, with the difference that the inlet - compression and expansion - exhaust chambers connected through the bypass holes and the combustion chamber are in different segments, the supply of the fuel mixture and the discharge of working gases are not performed on the bypass holes , and on two opposite side covers of the combustion chamber.

Как уже отмечалось, также допустим вариант объединения сегмента газораспределения с сегментом впуска - сжатия - расширения - выпуска. При таком варианте схема также основана на трех сегментах и строится следующим образом:As already noted, the option of combining the gas distribution segment with the inlet - compression - expansion - exhaust segment is also acceptable. With this option, the scheme is also based on three segments and is constructed as follows:

Сегмент газораспределения, как отдельный элемент конструкции, исчезает, а элементов (дисков) газораспределения становится два, и они переносятся в сегменты впуска, сжатия, расширения, выпуска, становясь конструктивными элементами роторов, при этом по-прежнему допустимо их исполнение в виде отдельных деталей. Так же, для максимального упрощения объяснения конструкции, используется схема с находящимися в каждом из сегментов одним однолопастным ротором и запорным барабаном.The gas distribution segment, as a separate structural element, disappears, and the gas distribution elements (disks) become two, and they are transferred to the intake, compression, expansion, and exhaust segments, becoming structural elements of the rotors, while their execution as separate parts is still permissible. Also, in order to simplify the explanation of the construction as much as possible, a circuit is used with one single-blade rotor and a locking drum located in each segment.

Сегментов, отвечающих за впуск - сжатие - расширение - выпуск теперь становится два, а располагаются они по обе стороны от ставшего вторым сегмента камеры сгорания. При этом, поскольку в описываемом примере в каждом из них оставлено по одному запорному барабану, для одного рабочего цикла каждый из них выполняет лишь половину ранее описанных функций: либо впуска и сжатия, либо расширения и выпуска. Соответственно изменяется и расположение впускного, выпускного и перепускных отверстий. В корпусе первого сегмента делается только отверстие впуска, в корпусе третьего отверстие выпуска. На внутренней боковой крышке первого делается отверстие перепуска сжатой топливной смеси в камеру сгорания, а на внутренней боковой крышке третьего отверстие перепуска рабочих газов из камеры сгорания в камеру расширения. По внешнему радиусу совмещенных с роторами / ставших их частями (более не отделенных боковыми крышками сегментов) и имеющих диаметр равный диаметру ротора, включая высоту лопасти, дисков газораспределения делается по одному дугообразному вырезу: для сегмента впуска и сжатия - отвечающий за перепуск сжатой топливной смеси в камеру сгорания, для сегмента расширения - выпуска - отвечающий за перепуск рабочих газов из камеры сгорания. Их угловая длина, как и в первой схеме, определяется исходя из необходимых интервалов перепуска. Конструкция запорных барабанов также несколько изменяется. В первой базовой схеме они представляют собой простой плоский цилиндр с выточкой. При второй схеме высота этих цилиндров увеличивается на толщину добавившегося к ротору диска газораспределения. На них по-прежнему сохраняется выточка для прохождения лопасти ротора, кроме того в плоскости вращения дисков газораспределения на барабанах добавляется дугообразный выступ, перекрывающий вырез на диске газораспределения при прохождении ими точки соприкосновения ротора и запорного барабана (оси валов).The segments responsible for the inlet - compression - expansion - release now become two, and they are located on both sides of the second segment of the combustion chamber. Moreover, since in the described example each of them has one locking drum, for one working cycle each of them performs only half of the previously described functions: either inlet and compression, or expansion and release. Accordingly, the location of the inlet, outlet and bypass holes changes. In the case of the first segment, only the inlet is made, in the case of the third outlet. On the inner side cover of the first a hole is made for transferring the compressed fuel mixture into the combustion chamber, and on the inner side cover of the third hole is a hole for transferring the working gases from the combustion chamber to the expansion chamber. According to the outer radius of the segments aligned with the rotors / parts that have become (no longer separated by the side covers of the segments) and having a diameter equal to the diameter of the rotor, including the height of the blade, the gas distribution disks are made in one arcuate notch: for the inlet and compression segment, responsible for transferring the compressed fuel mixture to combustion chamber, for the expansion segment - exhaust - responsible for bypassing the working gases from the combustion chamber. Their angular length, as in the first scheme, is determined based on the necessary bypass intervals. The design of the locking drums also changes slightly. In the first basic scheme, they are a simple flat cylinder with a recess. In the second scheme, the height of these cylinders increases by the thickness of the gas distribution disk added to the rotor. They still have a recess for the passage of the rotor blade, in addition, in the plane of rotation of the gas distribution discs on the drums, an arched protrusion is added, overlapping the cutout on the gas distribution disk when they pass the contact point of the rotor and the locking drum (shaft axis).

Поскольку сами роторы имеют форму дисков с лопастями, для упрощения конструкции возможен перенос функции газораспределения непосредственно на них. Считая такую конструкцию наиболее интересной и простой в реализации, рассмотрим ее на примере графических схем. Для приведения примера выберем двигатель, имеющий по одному однолопастному ротору и запорному барабану в сегментах впуска - сжатия и расширения - выпуска, а также одну камеру сгорания. Описание иллюстрируется фигурами с четвертой по шестую, стрелками показано направление движения топливной смеси, выхлопных газов, направления вращения роторов и запорных барабанов:Since the rotors themselves are in the form of disks with blades, to simplify the design, it is possible to transfer the gas distribution function directly to them. Considering this design as the most interesting and simple to implement, we consider it using graphic schemes as an example. To give an example, we choose an engine that has one single-blade rotor and a locking drum in the segments of the inlet - compression and expansion - exhaust, as well as one combustion chamber. The description is illustrated by figures from the fourth to the sixth, arrows show the direction of movement of the fuel mixture, exhaust gases, the direction of rotation of the rotors and locking drums:

Фигура 4 - Схема сегмента впуска - сжатия;Figure 4 - Scheme of the inlet - compression segment;

Фигура 5 - Схема сегмента камеры сгорания;Figure 5 - Diagram of a segment of the combustion chamber;

Фигура 6 - Схема сегмента расширения - выпуска.Figure 6 - Scheme of the expansion - output segment.

Во избежание задвоенной нумерации с элементами первой базовой схемы, нумерация для второй начинается с тридцати. Двигатель устроен следующим образом:To avoid double numbering with the elements of the first basic scheme, the numbering for the second starts at thirty. The engine is arranged as follows:

Первый сегмент (графическая схема приведена на фигуре 4) представляет собой сегмент впуска - сжатия. Сегмент имеет полый корпус (31) для размещения внутри него ротора (32) и запорного барабана (33), в стенке корпуса имеется отверстие впуска топливной смеси (34). Корпус ограничен параллельными боковыми крышками, одна из которых, отделяющая первый сегмент от второго (сегмента камеры сгорания), имеет отверстие перепуска топливной смеси из камеры сжатия в камеру сгорания (35), выполняемое на расстоянии не более радиуса ротора до основания его лопасти от оси его. вращения. Для открытия данного отверстия делается вырез непосредственно на теле ротора сегмента, перед его лопастью по ходу вращения. Также обе боковых крышки, как и боковые крышки других сегментов, имеют идентичные отверстия для размещения валов ротора и запорных барабанов (36). Взаиморасположение поверхностей выше обозначенных ротора, стенок корпуса и его боковых крышек, а также лопасти ротора и запорного барабана создает от одной до двух камер переменного объема, являющихся камерами - впуска (37) и сжатия (38).The first segment (graphic diagram is shown in figure 4) is an inlet-compression segment. The segment has a hollow body (31) for placement of a rotor (32) and a locking drum (33) inside it, in the wall of the body there is a fuel mixture inlet opening (34). The housing is bounded by parallel side covers, one of which separates the first segment from the second (segment of the combustion chamber), has a hole for transferring the fuel mixture from the compression chamber to the combustion chamber (35), performed at a distance of not more than the radius of the rotor to the base of its blade from its axis . rotation. To open this hole, a cut is made directly on the body of the rotor of the segment, in front of its blade in the direction of rotation. Also, both side covers, as well as the side covers of other segments, have identical openings for accommodating rotor shafts and locking drums (36). The relative position of the surfaces above the designated rotor, the walls of the housing and its side covers, as well as the rotor blades and the locking drum, creates from one to two chambers of variable volume, which are inlet (37) and compression (38) chambers.

Второй сегмент (графическая схема приведена на фигуре 5) представляет собой полый корпус (39) для размещения в нем камеры сгорания (40), объем которой рассчитывается исходя из производительности первого сегмента - объема поступающей топливной смеси и необходимой для наиболее эффективного, в зависимости от типа применяемого топлива, степени ее сжатия. Корпус сегмента также ограничен боковыми крышками, одна из них имеет уже описанное отверстие перепуска топливной смеси из первого сегмента, проекция которого приведена на схеме (41). Вторая имеет отверстие перепуска рабочих газов (42) в камеру расширения третьего сегмента. Боковые крышки также имеют уже упоминавшиеся отверстия для валов ротора и запорных барабанов. В стенке корпуса или боковых крышках выполняется отверстие (43) для свечи зажигания.The second segment (the graphic diagram is shown in figure 5) is a hollow body (39) for placing a combustion chamber (40) in it, the volume of which is calculated based on the performance of the first segment - the volume of the incoming fuel mixture and necessary for the most efficient, depending on the type fuel used, its compression ratio. The segment housing is also limited by side covers; one of them has the already described hole for bypassing the fuel mixture from the first segment, the projection of which is shown in diagram (41). The second one has a working gas bypass hole (42) in the expansion chamber of the third segment. The side covers also have the already mentioned openings for the rotor shafts and the locking drums. An opening (43) for the spark plug is made in the wall of the housing or side covers.

Третий сегмент (графическая схема приведена на фигуре 6) представляет собой сегмент расширения - выпуска. Сегмент имеет полый корпус (44) для размещения внутри него ротора (45) и запорного барабана (46), в стенке корпуса имеется отверстие выпуска отработавших газов (47). Корпус ограничен боковыми крышками, одна из которых, отделяющая третий сегмент от второго (сегмента камеры сгорания), как уже говорилось в предыдущем пункте, имеет отверстие перепуска рабочих газов, проекция которого приведена на схеме (48), выполняемое в секторе камеры расширения. Также обе боковых крышки имеют идентичные отверстия для размещения валов ротора и запорных барабанов. Взаиморасположение поверхностей выше обозначенных ротора, стенок корпуса и его боковых крышек, а также лопасти ротора и запорного барабана создает от одной до двух камер переменного объема, выполняющих функции камер - расширения (в отображенной фазе движения лопасти ротора еще не сформирована) и выпуска (49). Перекрытие отверстия перепуска рабочих газов на период заполнения камеры сгорания осуществляется с помощью дугообразного выступа на теле ротора, перед его лопастью по ходу вращения. На запорном барабане сегмента расширения - выпуска делается дополнительная выточка для прохождения данного выступа, аналогичная выточке для прохождения лопасти ротора. В рассматриваемом случае, при равных высотах выступа и - лопасти ротора, изменения в сегменте расширения - выпуска сводятся лишь к значительному увеличению угловой длины лопасти ротора и соответствующей ей выточки на запорном барабане. Указанные угловые длины зависят как от угловой длины выреза на роторе сегмента впуска - сжатия, так и от угла между лопастями вращающихся роторов первого и третьего сегментов.The third segment (a graphic diagram is shown in figure 6) is an expansion-release segment. The segment has a hollow body (44) for placement of a rotor (45) and a locking drum (46) inside it, in the wall of the body there is an exhaust outlet (47). The housing is limited by side covers, one of which separating the third segment from the second (combustion chamber segment), as mentioned in the previous paragraph, has a working gas bypass hole, the projection of which is shown in diagram (48), performed in the expansion chamber sector. Also, both side covers have identical openings for accommodating rotor shafts and locking drums. The relative position of the surfaces above the indicated rotor, the walls of the housing and its side covers, as well as the rotor blades and the locking drum, creates from one to two chambers of variable volume that perform the functions of chambers - expansion (in the displayed phase of movement of the rotor blade has not yet been formed) and release (49) . Overlapping the working gas bypass hole for the period of filling the combustion chamber is carried out using an arcuate protrusion on the rotor body, in front of its blade in the direction of rotation. An additional undercut is made on the locking drum of the expansion-release segment for the passage of this protrusion, similar to the undercut for the passage of the rotor blade. In the case under consideration, with equal heights of the protrusion and - the rotor blade, changes in the expansion - output segment are reduced only to a significant increase in the angular length of the rotor blade and its corresponding undercut on the locking drum. The indicated angular lengths depend both on the angular length of the cutout on the rotor of the inlet-compression segment and on the angle between the blades of the rotating rotors of the first and third segments.

В графической схеме, иллюстрирующей вторую базовую схему, отражена возможность размещения на одном валу не только роторов (и сегмента впуска - сжатия и сегмента расширения - выпуска), но и ротора одного из сегментов и запорного барабана второго, находящегося по другую сторону от камеры сгорания сегмента.The graphic diagram illustrating the second basic scheme reflects the possibility of placing on one shaft not only the rotors (and the inlet – compression segment and the expansion – outlet segment), but also the rotor of one of the segments and the locking drum of the second located on the other side of the combustion chamber of the segment .

Как уже указывалось ранее, объединение сегмента газораспределения с сегментами впуска - сжатия и сегмента расширения - выпуска не является обязательным условием работоспособности данной схемы. По аналогии с первой схемой, возможно исполнение отдельных сегментов газораспределения. Благодаря тому, что при второй базовой схеме на боковых стенках камеры сгорания выполняется только по одному отверстию перепуска, их открытие может осуществляться как с помощью описывавшихся для первой базовой схемы дугообразных прорезей в дисках, так и с помощью вырезов по их внешнему радиусу. Угловые длины в обоих случаях, как и во всех ранее рассмотренных вариантах, определяются исходя из необходимых периодов перепуска.As mentioned earlier, the combination of the gas distribution segment with the intake - compression and expansion - output segments is not a prerequisite for the operability of this scheme. By analogy with the first scheme, it is possible to execute individual gas distribution segments. Due to the fact that in the second basic circuit only one bypass hole is made on the side walls of the combustion chamber, their opening can be carried out using the arcuate slots in the disks described for the first basic circuit, as well as using cutouts along their outer radius. The angular lengths in both cases, as in all previously considered options, are determined based on the necessary bypass periods.

Рассмотрев варианты объединения сегментов газораспределения с сегментами, отвечающими за впуск, сжатие, расширение, выпуск, необходимо также остановится и на возможности объединять в одном сегменте элемент газораспределения и камеру сгорания. Для примера выберем уже описанный двигатель второй базовой схемы, имеющий по одному однолопастному ротору и запорному барабану в сегментах впуска - сжатия и расширения - выпуска, но на этот раз оставим в конструкции только два вала, закрепив на одном из них роторы обоих сегментов, а на втором запорные барабаны. Камера сгорания будет по-прежнему одна, но ее конструкция изменится. Описание иллюстрируется фигурами с седьмой по девятую, стрелками показано направление движения топливной смеси, выхлопных газов, направления вращения роторов и запорных барабанов:Having considered the options for combining the gas distribution segments with the segments responsible for inlet, compression, expansion, and exhaust, it is also necessary to dwell on the possibility of combining the gas distribution element and the combustion chamber in one segment. As an example, we will choose the engine of the second basic circuit that has already been described, having one single-blade rotor and a locking drum in the inlet - compression and expansion - exhaust segments, but this time we will leave only two shafts in the structure, fixing the rotors of both segments on one of them, and on second locking drums. The combustion chamber will still be one, but its design will change. The description is illustrated by figures from the seventh to the ninth, the arrows show the direction of movement of the fuel mixture, exhaust gases, the direction of rotation of the rotors and locking drums:

Фигура 7 - Схема сегмента впуска - сжатия;Figure 7 - Scheme of the inlet - compression segment;

Фигура 8 - Схема сегмента камеры сгорания;Figure 8 - Diagram of a segment of the combustion chamber;

Фигура 9 - Схема сегмента расширения - выпуска.Figure 9 - Diagram of the expansion - output segment.

Двигатель устроен следующим образом:The engine is arranged as follows:

Первый сегмент (графическая схема приведена на фигуре 7) представляет собой сегмент впуска - сжатия. Конструкция и описание повторяют приведенные для фигуры четыре. Нумерация элементов также сохраняется.The first segment (graphic diagram is shown in figure 7) is an inlet-compression segment. The design and description repeat the figures for figure four. The numbering of the elements is also preserved.

Второй сегмент (графическая схема приведена на фигуре 8) представляет собой полый корпус (50) для размещения в нем имеющего возможность вращаться диска газораспределения (51). Диск закреплен на валу роторов первого и третьего сегментов и вращается параллельно им и с равной угловой скоростью. Для обеспечения функции газораспределения на диске выполнены: дугообразный выступ, перекрывающий отверстие (52) перепуска рабочих газов в третий сегмент, проекция которого приведена на схеме, и дугообразный вырез, открывающий отверстие (53) перепуска топливной смеси из первого сегмента. Угловые длины выступа и выреза, как и во всех ранее рассмотренных вариантах, определяются исходя из необходимых периодов закрытия и открытия отверстий перепуска. Корпус сегмента также ограничен боковыми крышками, имеющими уже упоминавшиеся отверстия для валов роторов и запорных барабанов, а также отверстие перепуска топливной смеси на крышке, разделяющей первый и второй сегменты и отверстие перепуска рабочих газов на крышке, разделяющей второй и третий сегменты. Взаиморасположение поверхностей диска газораспределения, стенок корпуса и его боковых крышек создает камеру постоянного объема, выполняющую функцию камеры сгорания (54). Объем камеры сгорания может варьироваться в достаточно широких пределах за счет изменения толщины диска газораспределения и, как следствие, расстояния между боковыми крышками сегмента. Необходимый объем рассчитывается исходя из производительности первого сегмента - объема поступающей топливной смеси и необходимой для наиболее эффективного, в зависимости от типа применяемого топлива, степени ее сжатия. В стенке корпуса выполняется отверстие (55) для размещения свечи зажигания или топливной форсунки, или дополнительные отверстия для одновременного размещения топливных форсунок и свечей зажигания.The second segment (the graphic diagram is shown in figure 8) is a hollow body (50) for placement in it having a gas distribution disk (51) that can rotate. The disk is mounted on the rotor shaft of the first and third segments and rotates parallel to them and with equal angular velocity. To ensure the gas distribution function on the disk, an arched protrusion overlapping the working gas bypass hole (52) into the third segment, the projection of which is shown in the diagram, and an arched opening opening the fuel mixture bypass hole (53) from the first segment are made. The angular lengths of the protrusion and cutout, as in all previously considered options, are determined based on the required periods of closing and opening of the bypass holes. The segment housing is also limited by side covers having the already mentioned openings for rotor shafts and locking drums, as well as a fuel mixture bypass hole on the cover separating the first and second segments and a working gas bypass hole on the cover separating the second and third segments. The relative position of the surfaces of the gas distribution disk, the walls of the housing and its side covers creates a constant-volume chamber that performs the function of a combustion chamber (54). The volume of the combustion chamber can vary within wide limits due to changes in the thickness of the gas distribution disk and, as a result, the distance between the side covers of the segment. The required volume is calculated on the basis of the performance of the first segment - the volume of the incoming fuel mixture and necessary for the most efficient, depending on the type of fuel used, its compression ratio. An opening (55) is made in the wall of the housing to accommodate a spark plug or fuel injector, or additional holes for simultaneously accommodating fuel nozzles and spark plugs.

Третий сегмент (графическая схема приведена на фигуре 9) представляет собой сегмент расширения - выпуска. Конструкция и описание повторяют приведенные для фигуры шесть. Нумерация элементов также сохраняется.The third segment (the graphic diagram is shown in figure 9) is an expansion-release segment. The design and description are repeated given for figure six. The numbering of the elements is also preserved.

Схема работы соответствует ранее описанной, при этом применение варианта с объединенными сегментами газораспределения и камеры сгорания несет следующие очевидные преимущества:The operation scheme corresponds to the previously described, while the application of the variant with the combined gas distribution segments and the combustion chamber has the following obvious advantages:

- при перепуске топливной смеси из камеры сжатия в камеру сгорания присутствует двойное запирание отверстия перепуска рабочих газов в камеру расширения (и выступом диска газораспределения, и выступом ротора сегмента расширения - выпуска);- when transferring the fuel mixture from the compression chamber to the combustion chamber, there is a double locking of the working gas bypass hole into the expansion chamber (both by the protrusion of the gas distribution disk and the protrusion of the rotor of the expansion-exhaust segment);

- при перепуске рабочих газов из камеры сгорания в камеру расширения присутствует двойное запирание отверстия перепуска топливной смеси из камеры сжатия в камеру сгорания (и диском газораспределения и ротором сегмента впуска - сжатия);- when transferring working gases from the combustion chamber to the expansion chamber, there is a double locking of the opening of the bypass of the fuel mixture from the compression chamber to the combustion chamber (with the gas distribution disk and the rotor of the inlet-compression segment);

- полностью устраняется давление топливной смеси и, что более важно, рабочих газов на боковые поверхности роторов или дисков газораспределения.- completely eliminates the pressure of the fuel mixture and, more importantly, the working gases on the side surfaces of the rotors or gas disks.

При рассмотрении вариантов исполнения двигателей уже отмечалась возможность размещения на одном валу, как только роторов (и сегмента впуска - сжатия и сегмента расширения - выпуска), так и ротора одного из сегментов и запорного барабана второго, находящегося по другую сторону от камеры сгорания сегмента. Следует также отметить что. в зависимости от применяемых компоновочных решений, количество роторов и их лопастей, дисков газораспределения, запорных барабанов и камер сгорания в обеих базовых схемах может быть любым от единицы до бесконечности. На центральном валу могут находиться как роторы, так и запорные барабаны, также допустимо и полное отсутствие вала, являющегося центральным по отношению к остальным. Одновременно могут применяться камеры сжатия и расширения неравных объемов, использоваться схемы ступенчатого сжатия и расширения путем добавления дополнительных сегментов или иных устройств (турбины, компрессоры). Также рабочие показатели данного двигателя могут быть легко улучшены и увеличены за счет применения многомодульных конструкций, использующих один общий для нескольких модулей (двигателей описанных схем) механизм синхронизации и, соответственно, общие валы роторов (запорных барабанов), и отдельные для каждого модуля рабочие сегменты.When considering engine designs, the possibility of placing on one shaft both the rotors (and the inlet – compression segment and the expansion – outlet segment) and the rotor of one of the segments and the locking drum of the second located on the other side of the segment’s combustion chamber was already noted. It should also be noted that. depending on the applied layout solutions, the number of rotors and their blades, gas distribution disks, locking drums and combustion chambers in both basic schemes can be any from one to infinity. Both rotors and locking drums can be located on the central shaft, and the complete absence of the shaft, which is central to the rest, is also acceptable. At the same time, compression and expansion chambers of unequal volumes can be used, step-by-step compression and expansion chambers can be used by adding additional segments or other devices (turbines, compressors). Also, the performance of this engine can be easily improved and increased due to the use of multi-module designs using one synchronization mechanism common to several modules (engines of the circuits described above) and, accordingly, common rotor shafts (locking drums), and separate operating segments for each module.

Логично также акцентировать внимание, что для любого двигателя описанных базовых схем с числом роторов и/или запорных барабанов в одном сегменте более одного существует возможность объединения принципов работы, заложенных в обеих схемах. Тогда расположение камер сгорания между первым и третьим сегментом будет соответствовать описанию второй схемы, а первый и третий сегменты могут выполнять полный рабочий цикл в соответствии с описанием работы сегмента впуска - сжатия -расширения - выпуска первой базовой схемы, с той разницей, что через камеру сгорания могут сообщаться камеры впуска-сжатия и камеры расширения - выпуска не одного, а разных сегментов, что позволяет менять расположение и количество камер каждого вида.It is also logical to emphasize that for any engine of the described basic schemes with the number of rotors and / or locking drums in one segment of more than one, there is the possibility of combining the operating principles embodied in both schemes. Then the location of the combustion chambers between the first and third segments will correspond to the description of the second circuit, and the first and third segments can perform a full duty cycle in accordance with the description of the operation of the intake segment - compression-expansion - exhaust of the first basic circuit, with the difference that through the combustion chamber inlet-compression chambers and expansion chambers can be communicated - production of not one, but different segments, which allows you to change the location and number of cameras of each type.

Для изготовления описанных двигателей могут применяться любые используемые в современном двигателестроении металлы и их сплавы, учитывая отсутствие соударяющихся элементов, разнонаправленных нагрузок на детали, внутренние поверхности могут покрываться или выполняться из керамических, иных термостойких материалов. В процессе дальнейшей проработки возможен уход от традиционной системы смазки с помощью масла и применение в системах уплотнений графита, медно-графитных (бронзо-графитных), молибденсодержащих и иных материалов.For the manufacture of the engines described, any metals and their alloys used in modern engine building can be used, given the absence of colliding elements, multidirectional loads on the parts, the internal surfaces can be coated or made of ceramic, other heat-resistant materials. In the process of further development, it is possible to avoid the traditional lubrication system using oil and use graphite, copper-graphite (bronze-graphite), molybdenum-containing and other materials in seal systems.

Также, в любой из вышеописанных схем, для снятия нагрузок давления рабочих газов на боковые плоскости роторов и/или дисков газораспределения возможно применение упорных подшипников или размещение в каналах (отверстиях) перепуска стенок камер сгорания дополнительных клапанов, аналогичных клапанам систем газораспределения современных двигателей внутреннего сгорания. Приведение клапанов в движение будет осуществляться за счет уже имеющихся на поверхностях роторов и/или дисков газораспределения вырезов / прорезей или добавления аналогичных дугообразных выступов, угловые длины которых также определяются исходя из необходимых интервалов перепуска топливной смеси и рабочих газов. Данный способ перекрытия каналов может применяться как в качестве единственного, так и в качестве дублирующего, наряду с одновременным перекрытием каналов боковыми поверхностями роторов и/или дисков газораспределения.Also, in any of the above schemes, to relieve the pressure of the working gases on the lateral planes of the rotors and / or gas distribution discs, it is possible to use thrust bearings or to place additional valves in the channels (holes) of the bypass walls of the combustion chambers similar to the valves of the gas distribution systems of modern internal combustion engines. The valves will be set in motion due to cuts / slots already available on the surfaces of the rotors and / or gas distribution disks or the addition of similar arcuate protrusions, the angular lengths of which are also determined based on the necessary intervals of the bypass of the fuel mixture and working gases. This method of blocking the channels can be used both as the sole and as duplicate, along with the simultaneous overlapping of the channels with the side surfaces of the rotors and / or gas distribution disks.

Двигатели имеют аналогичные современным серийным двигателям систему питания и зажигания. Допустимость использования разных типов топлива и систем питания двигателя достигается за счет возможности изменения, в достаточно широких пределах, соотношений объемов камер сжатия и сгорания. В дизельном варианте, а также в варианте с непосредственным впрыском топлива в камеру впуска подается воздух, а топливо поступает в камеру сгорания, имеющую отверстия для размещения свечей зажигания или топливных форсунок, или одновременного размещения топливных форсунок и свечей зажигания.Engines have a power and ignition system similar to modern serial engines. The permissibility of using different types of fuel and engine power systems is achieved due to the possibility of changing, within a fairly wide range, the volume ratios of the compression and combustion chambers. In the diesel version, as well as in the embodiment with direct fuel injection, air is supplied to the intake chamber, and the fuel enters the combustion chamber having openings for accommodating spark plugs or fuel nozzles, or simultaneously placing fuel nozzles and spark plugs.

Claims (4)

1. Двигатель внутреннего сгорания роторного типа, имеющий неподвижный полый корпус для размещения в нем имеющего возможность вращаться ротора, оснащенного лопастями, с устроенными по периметру корпуса цилиндрическими полыми гнездами для размещения в них имеющих возможность вращаться запорных барабанов с выточками для прохождения лопастей ротора, ограниченный двумя плоскими боковыми крышками, имеющий на поверхностях корпуса или боковых крышек отверстия для выпуска отработавших газов, подачи топливной смеси и свечей зажигания, при этом объемное взаиморасположение поверхностей выше обозначенного ротора, его лопастей, запорных барабанов, стенок корпуса и боковых крышек создает герметично запираемые рабочие камеры переменного объема, выполняющие функции камер впуска, камер сжатия, камер воспламенения и расширения, камер выпуска, и имеющий синхронизирующий привод от вала ротора на валы запорных барабанов, отличающийся тем, что воспламенение топливной смеси происходит в камерах сгорания, временно изолированных дисковым или приводимым в движение с его помощью клапанным механизмом газораспределения, состоит из сегментов, разделенных между собой параллельными друг другу внутренними боковыми крышками, имеющими отверстия для размещения валов ротора и запорных барабанов, а также дополнительные отверстия для перепуска между сегментами сжатой топливной смеси и горящих рабочих газов, при этом:
- в первом виде сегментов происходят процессы впуска и сжатия топливной смеси, расширения и выпуска горящих рабочих газов, конструкция сегмента представляет собой неподвижный полый корпус для размещения в нем имеющего возможность вращаться ротора, оснащенного лопастями, с устроенными по периметру корпуса цилиндрическими полыми гнездами для размещения в них имеющих возможность вращаться запорных барабанов с выточками для прохождения лопастей ротора, ограниченный двумя плоскими боковыми крышками, на поверхностях корпуса или боковых крышек имеются отверстия для выпуска отработавших газов, подачи топливной смеси и дополнительные отверстия для перепуска между сегментами сжатой топливной смеси и горящих рабочих газов,
- второй вид сегментов выполняет функцию газораспределения и отвечает за своевременный перепуск сжатой топливной смеси из сегментов первого вида в сегменты третьего вида - сегменты камер сгорания и горящих рабочих газов из сегментов третьего вида в сегменты первого вида с помощью имеющего возможность вращаться внутри него на роторном валу и с одинаковой с ротором скоростью, выполняющего функцию газораспределительного механизма диска, имеющего прорези в форме дуг, радиусы которых совпадают с радиусами, измеренными от оси ротора до отверстий перепуска сжатой топливной смеси и отверстий перепуска горящих рабочих газов, а угловые длины определяются исходя из необходимых периодов перепуска в обоих направлениях,
- третий вид сегментов предназначен для размещения камер сгорания любого необходимого, исходя из производительности сегментов первого вида, объема, и помимо отверстий перепуска имеет отверстия для размещения свечей зажигания или топливных форсунок, или одновременного размещения топливных форсунок и свечей зажигания.1. The rotary-type internal combustion engine having a fixed hollow body for placement in it having a rotor equipped with blades rotatable with cylindrical hollow nests arranged around the perimeter of the housing for accommodating locking drums with recesses with recesses for passing rotor blades therein, limited to two flat side covers having openings on the surfaces of the housing or side covers for exhaust gas, supply of the fuel mixture and spark plugs, while The volumetric relative positioning of the surfaces above the designated rotor, its blades, locking drums, housing walls and side covers creates hermetically lockable working chambers of variable volume, which act as intake chambers, compression chambers, ignition and expansion chambers, exhaust chambers, and having a synchronizing drive from the rotor shaft on the shafts of the locking drums, characterized in that the ignition of the fuel mixture occurs in the combustion chambers, temporarily isolated by a disk or driven by means of a valve timing mechanism consists of segments separated by mutually parallel internal side covers having holes for accommodation of the rotor shaft and locking the drums, as well as additional holes for the bypass between segments of compressed fuel mixture and burning the working gas, wherein:
- in the first type of segments, the processes of intake and compression of the fuel mixture, expansion and release of burning working gases occur, the design of the segment is a fixed hollow housing for placement of a rotor equipped with blades, with cylindrical hollow hollows arranged around the perimeter of the housing for placement in of them having the ability to rotate the locking drums with recesses for passing the rotor blades, limited by two flat side covers on the surfaces of the housing or side to yshek has holes for discharging exhaust gas flow of the fuel mixture and additional holes for bypass between segments of compressed fuel mixture and burning the working gas,
- the second type of segments performs the function of gas distribution and is responsible for the timely transfer of the compressed fuel mixture from the first type segments to the third type segments - segments of the combustion chambers and burning working gases from the third type segments to the first type segments using the rotary shaft that can rotate inside it and with the same speed as the rotor, performing the function of a gas distribution mechanism of a disk having slots in the form of arcs whose radii coincide with the radii measured from the axis of the rotor to the hole sty bypass compressed fuel mix, and burning holes bypass working gas, and the angular length determined based on the required bypass periods in both directions,
- the third type of segments is designed to accommodate the combustion chambers of any necessary, based on the performance of the segments of the first type, volume, and in addition to the bypass holes has openings for accommodating spark plugs or fuel injectors, or at the same time placing fuel nozzles and spark plugs. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что имеет не менее двух отдельных сегментов первого вида, расположенных по разные стороны от сегмента камер сгорания, при этом каждый из сегментов первого вида может включать как равное, так и не равное, за счет различающегося количества запорных барабанов и лопастей ротора, количество камер впуска - сжатия и камер расширения - выпуска, а также не иметь камер одного типа при условии их наличия в другом сегменте.2. The engine according to claim 1, characterized in that it has at least two separate segments of the first type, located on opposite sides of the segment of the combustion chambers, each of the segments of the first type may include equal or not equal, due to the different the number of locking drums and rotor blades, the number of inlet - compression chambers and expansion - exhaust chambers, and also not have chambers of one type, provided they are in another segment. 3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что количество и взаиморасположение находящихся в одном сегменте роторов, их лопастей, запорных барабанов, дисков газораспределения и камер сгорания может быть любым, в том числе возможно расположение на центральном валу запорного барабана, а на периферийных валах роторов возможно размещение на одном валу, как только роторов разных сегментов, так и роторов одних и запорных барабанов других сегментов, применение камер впуска - сжатия и расширения - выпуска неравного объема, использование ступенчатого сжатия и расширения путем добавления дополнительных сегментов первого вида.3. The engine according to claim 1 or 2, characterized in that the number and relative position of the rotors located in one segment, their blades, locking drums, gas distribution disks and combustion chambers can be any, including the location of the locking drum on the central shaft, and on the peripheral shafts of the rotors, it is possible to place on the same shaft both the rotors of different segments and the rotors of one and the locking drums of other segments, the use of intake chambers - compression and expansion - release of unequal volume, the use of steps of compression and expansion by adding additional segments of the first type. 4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что функции сегментов второго вида выполняют сегменты первого или третьего вида или одновременно сегменты и первого, и третьего вида, при этом:
- в сегментах первого вида сами роторы или объединенные с ними диски газораспределения, обеспечивают за счет имеющихся на них дуговых вырезов, прорезей или выступов либо непосредственное открытие перепускных отверстий между сегментом их нахождения и камерой сгорания, либо открытие перепускных отверстий через приведение в движение клапанов;
- в сегментах третьего вида размещенный в полом корпусе сегмента и имеющий возможность вращаться на роторном валу и с одинаковой с ротором скоростью, выполняющий функцию газораспределительного механизма диск обеспечивает, за счет имеющихся на нем выступов и вырезов в форме дуг, необходимые интервалы перепуска топливной смеси и рабочих газов через отверстия перепуска в боковых крышках сегмента, а взаиморасположение поверхностей диска газораспределения, стенок корпуса и его боковых крышек создает камеру постоянного объема, являющуюся камерой сгорания, для воспламенения смеси, в которой имеются отверстия для размещения свечей зажигания или топливных форсунок или одновременного размещения топливных форсунок и свечей зажигания. 4. The engine according to claim 3, characterized in that the functions of the segments of the second kind are performed by segments of the first or third kind, or simultaneously segments of both the first and third kind, while:
- in the first type segments, the rotors themselves or the gas distribution disks combined with them provide, due to the arc cutouts, slots or protrusions on them, either directly opening the bypass holes between their segment and the combustion chamber, or opening the bypass holes by actuating the valves;
- in segments of the third type, located in the hollow segment housing and having the ability to rotate on the rotor shaft and at the same speed as the rotor, the disk, which performs the function of a gas distribution mechanism, provides, due to the protrusions and notches in the form of arcs, the necessary intervals for transferring the fuel mixture and working gases through the bypass holes in the side covers of the segment, and the relative position of the surfaces of the gas distribution disk, the walls of the housing and its side covers creates a chamber of constant volume, which is by a combustion measure, to ignite a mixture in which there are openings for accommodating spark plugs or fuel nozzles or simultaneously accommodating fuel nozzles and spark plugs.

Images