RU2602938C1 - Роторный двигатель внутреннего сгорания - Google Patents
Роторный двигатель внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2602938C1 RU2602938C1 RU2015116229/06A RU2015116229A RU2602938C1 RU 2602938 C1 RU2602938 C1 RU 2602938C1 RU 2015116229/06 A RU2015116229/06 A RU 2015116229/06A RU 2015116229 A RU2015116229 A RU 2015116229A RU 2602938 C1 RU2602938 C1 RU 2602938C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- working
- gas distribution
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
- F02B55/02—Pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/22—Rotary-piston machines or engines of internal-axis type with equidirectional movement of co-operating members at the points of engagement, or with one of the co-operating members being stationary, the inner member having more teeth or tooth- equivalents than the outer member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
- F02B55/16—Admission or exhaust passages in pistons or outer members
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит статор, вал с эксцентриком и ротор. Статор состоит из корпуса с внутренней цилиндрической расточкой, двух боковых крышек с подшипниковыми опорами и с всасывающими и выпускными окнами, и установленными в нем свечами зажигания или форсунками. Вал установлен в подшипниках. Ротор вращается на эксцентрике вала и выполнен в виде диска. Торцевые поверхности диска ротора представляют собой плоскость. Рабочая поверхность ротора выполнена по эпициклоиде. Боковые крышки имеют участки плоской поверхности, сопряженной с торцевыми поверхностями ротора. Внутренняя цилиндрическая поверхность расточки статора выполнена также по эпициклоиде. На поверхности впадин расточки статора и/или на поверхности выступов ротора выполнены дополнительные впадины для образования камер сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя при упрощении его конструкции и уменьшении габаритов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с планетарным движением ротора и может быть использовано для привода стационарных агрегатов и транспортных средств.
Известен двигатель, содержащий статор, состоящий из корпуса с всасывающими и выпускными окнами, и двух боковых крышек с всасывающими и выпускными окнами, ротор, располагающийся в расточке корпуса на эксцентриковом валу и совершающий в ней планетарное движение (см. Бениович B.C. Ротопоршневые двигатели / B.C. Бениович, Г.Д. Апазиди, A.M. Бойко. - Москва: Машиностроение, 1968. табл 1, с. 5-10). В корпусе установлены свечи зажигания. Форма расточки в корпусе представляет собой цилиндрическую поверхность с направляющей кривой в виде или трохоиды, или внешней огибающей семейства трохоид при их планетарном движении, аналогичном движению ротора. Рабочая поверхность ротора также представляет собой цилиндрическую поверхность с направляющей кривой в виде или трохоиды, или внутренней огибающей семейства трохоид при их планетарном движении, аналогичном движению ротора. На поверхностях профиля ротора и статора могут иметься выемки для формирования топливно-воздушного потока и образования камеры сгорания. Эксцентриковый вал установлен в подшипниках, расположенных в боковых крышках. Описание роторного двигателя Ванкеля дано см. Бениович B.C. Ротопоршневые двигатели / B.C. Бениович, Г.Д. Апазиди, A.M. Бойко. - Москва: Машиностроение, 1968, с. 10-61. В его основу положена эпитрохоидная расточка статора и внутренняя огибающая для ротора. Недостатком данной конструкции является то, что она имеет большое количество подвижных уплотнительных элементов, расположенных на роторе и подвергающихся воздействию значительных центробежных сил, следствием чего является снижение ресурса двигателя. Другим ее недостатком является невозможность получения достаточной степени сжатия для дизельного режима работы одноступенчатой секции двигателя.
В книге Бениович B.C. Ротопоршневые двигатели / B.C. Бениович Г.Д. Апазиди, A.M. Бойко. - Москва: Машиностроение, 1968, табл. 1, с. 8 также рассмотрены двигатели с эпитрохоидной или гипотрохоидной поверхностью ротора и внешней огибающей для статора. Недостатком конструкции с гипотрохоидной кривой является невозможность получения достаточной степени сжатия для дизельного режима работы одноступенчатой секции двигателя. Недостатком рассмотренных конструкции с эпитрохоидной кривой поверхности ротора является использование эпитрохоид с параметром формы «С» более 2, что приводит к ухудшению массо-габаритных параметров двигателя. Необходимость использования эпитрохоид с параметром формы «С» более 2 определяется необходимостью размещения синхронизирующих шестерен.
В качестве прототипа выбран двигатель компании «РЕНО», описанный в книге Бениович B.C. Ротопоршневые двигатели / B.C. Бениович, Г.Д. Апазиди, A.M. Бойко. - Москва: Машиностроение, 1968, с. 128-129. Он имеет статор, состоящий из корпуса с всасывающими и выпускными окнами и двух боковых крышек, ротор, располагающийся в расточке корпуса на эксцентриковом валу и совершающий в ней планетарное движение. В корпусе установлены клапаны механизма газораспределения. Форма расточки в корпусе представляет собой цилиндрическую поверхность с направляющей кривой в виде внешней огибающей семейства эпитрохоид при их планетарном движении, аналогичном движению ротора. Рабочая поверхность ротора представляет собой цилиндрическую поверхность с направляющей кривой в виде эпитрохоиды. На поверхностях профиля статора имеются выемки для образования камеры сгорания и отверстия для подвода воздуха и отвода отработавших газов. Эксцентриковый вал установлен в подшипниках, расположенных в боковых крышках. Воспламенение горючей смеси от сжатия. Недостатками конструкции данного двигателя является сложность изготовления статора ввиду сложности математической кривой внешней огибающей, более худшие массо-габаритные показатели в виду применения показателя «С» более 2 и наличие сложного механизма газораспределения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание роторного двигателя внутреннего сгорания с более высокой эффективностью работы при упрощении конструкции и уменьшении габаритов.
Поставленный технический результат достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем статор, состоящий из корпуса с внутренней цилиндрической расточкой, двух боковых крышек с подшипниковыми опорами и с всасывающими и выпускными окнами, и установленными в нем свечами зажигания или форсунками, вал с эксцентриком, установленный в подшипниках, и ротор, вращающийся на эксцентрике вала, ротор выполнен в виде диска, торцевые поверхности диска ротора представляют собой плоскость, рабочая поверхность ротора выполнена по эпициклоиде, боковые крышки имеют участки плоской поверхности, сопряженной с торцевыми поверхностями ротора, внутренняя цилиндрическая поверхность расточки статора выполнена также по эпициклоиде, на поверхности впадин расточки статора и/или на поверхности выступов ротора выполнены дополнительные впадины для образования камер сгорания, при этом газораспределительная система может быть размещена в теле ротора в виде газораспределительных каналов кольцевой формы по одному на каждой торцевой поверхности ротора и выполненных на рабочей поверхности ротора газораспределительных окон, соединенных с каналами, при этом газораспределительные окна и каналы в роторе выполнены таким образом, что при перемещении ротора внутри статора обеспечивается периодическое синхронизированное с тактами рабочего цикла соединение рабочих замкнутых полостей, образуемых рабочими поверхностями статора и ротора с всасывающими и выпускными окнами двух боковых крышек статора.
Отличие предлагаемого устройства от известного состоит в том, что рабочая поверхность статора выполнена по эпициклоиде, более простой геометрической кривой. Рабочая (боковая) поверхность ротора выполнена также по эпициклоиде. При этом газораспределение может осуществляться путем размещения в теле ротора газораспределительных каналов и выполнения на рабочей поверхности ротора газораспределительных окон. Газораспределительные окна и каналы в роторе выполнены таким образом, что при перемещении ротора внутри статора обеспечивается периодическое синхронизированное с тактами рабочего цикла соединение рабочих замкнутых полостей, образуемых рабочими поверхностями статора и ротора с всасывающими и выпускными окнами двух боковых крышек статора. На рабочих поверхностях статора и/или ротора дополнительно выполнены углубления, которые формируют камеры сгорания.
Технический результат, который получается от использования изобретения, заключается в повышении удельных мощностных показателей за счет уменьшения габаритных размеров вследствие применения эпициклоид, кривых, формирующих более выпуклые поверхности по сравнению с эпитрохоидами, упрощении конструкции двигателя за счет применения более простых математических кривых для формообразования статора и ротора, и исключения клапанной системы газораспределения. Дополнительно технический результат в виде упрощения конструкции получается вследствие того, что при использовании эпициклоиды для формообразования ротора и статора появляются геометрические точки на поверхности ротора, которые при перемещении ротора периодически становятся неподвижными относительно статора, в момент, когда выступ рабочей поверхности статора входит во впадину поверхности ротора. Такое сочетание геометрической формы и наличия моментов неподвижности позволяет организовать процесс синхронизации скорости и фазы вращения ротора относительно эксцентрика вала с вращением вала относительно статора и скорости и фазы перемещения ротора относительно статора без применения синхронизирующих шестерен путем простого взаимодействия выступов статора и впадин ротора. Также технический результат получается за счет уменьшения «защемленных» объемов камеры сгорания вследствие более точного соответствия формы вытесняющих выступов эпициклоидного ротора форме камер эпициклоидного статора, что ведет к повышению эффективности работы двигателя.
На фиг. 1 показано изображение роторного двигателя (вид сбоку со снятой крышкой); на фиг. 2 показан разрез роторного двигателя.
Устройство содержит ротор, состоящий из диска 1 с газовытеснительными выступами 7, вращающегося на эксцентрике 2 вала 3, статор, состоящий из корпуса 4 с рабочими полостями 8 и дополнительными полостями 9, служащими камерами сгорания, и боковых крышек 6 и 5 с подшипниковыми узлами 10. При этом профили рабочих поверхностей выступов 7 ротора 1 и полостей 8 статора 4 выполнены по эпициклоиде. Боковые крышки 6 и 5 имеют участки с плоскими поверхностями на сторонах, обращенных внутрь корпуса, и с целью их точной и жесткой установки связаны с корпусом статора 4 при помощи штифтов и других крепежных элементов. В боковых крышках 6 и 5 располагаются окна 11 системы газораспределения роторного двигателя, впускное на крышке 6 и выпускное на крышке 5. В торцевых поверхностях ротора выполнены кольцевые каналы 12, а на рабочих поверхностях выступов 7 окна 13 системы газораспределения роторного двигателя. При этом выступы 7, имеющие окна, названы распределительными и чередуются через один с выступами 7, не имеющими окон, названными рабочими.
Вал 3 закреплен с возможностью вращения в подшипниковых узлах 10 крышек 6 и 5 статора. Механический момент можно снимать с выходных концов 14 вала 3.
Устройство работает следующим образом.
Совокупность эпициклоидных поверхностей статора и ротора образует несколько изолированных камер, число которых равно числу полостей 8 статора (в приведенном примере их число равно 7). Каждая камера образуется участками четырех поверхностей: статора, ротора и внутренних плоских поверхностей двух крышек статора. При совершении ротором 1 планетарного движения внутри статора 4 объем изолированных камер периодически меняется в зависимости от углового положения эксцентрика вала и положения ротора относительно статора. При этом в каждой камере реализуются последовательно все необходимые для работы четырехтактного ДВС такты. Газораспределение может выполняться с помощью каналов и окон в роторе (или другой системы газораспределения). На фиг. 1 показано положение ротора, в котором для крайней правой камеры статора выполняется фаза окончания вытеснения отработанных газов через выпускное газораспределительное окно распределительного выступа ротора. При дальнейшем вращении вала и перемещении ротора распределительный выступ повернется в полости статора, при этом выпускное газораспределительное окно распределительного выступа ротора выйдет за пределы рассматриваемой полости статора в соседнюю, а в расширяющуюся камеру будет засасываться воздух или топливо-воздушная рабочая смесь через впускное газораспределительное окно распределительного выступа ротора из впускного газораспределительного канала ротора и газораспределительного впускного окна крышки статора. В процессе поворота вала на 360 градусов распределительный выступ ротора постепенно выйдет из рассматриваемой полости статора и сместится к соседней полости, а его место займет соседний рабочий выступ ротора. При этом в рассматриваемой полости реализуется фаза сжатия воздуха или рабочей смеси (PC). Основная доля воздуха или PC вытеснится рабочим выступом ротора в дополнительную полость 9, где расположена свеча или форсунка. В момент максимального сжатия происходит поджиг PC или самовоспламенение впрыскиваемого горючего и начинается рабочий ход. При этом расширяющиеся газы давят на поверхность рабочего выступа ротора и через ротор на эксцентрик вала, что приводит к появлению на рабочем конце вала 14 механического момента. При дальнейшем движении ротора и повороте вала рабочий выступ выйдет из рассматриваемой полости статора в соседнюю, а его место начнет занимать следующий распределительный выступ, причем той своей стороной, на которой расположено выпускное газораспределительное окно. Начнется фаза выпуска отработанных газов через выпускное газораспределительное окно распределительного выступа ротора в выпускной газораспределительный канал ротора, и далее в газораспределительное выпускное окно крышки статора. Далее цикл повторяется. Такой же процесс происходит в каждой полости статора со смещением по фазе на величину, равную доле окружности, деленной на количество полостей статора. Механический момент с вала двигателя может быть использован для привода соответствующих машин и механизмов и частично используется для поддержания движения ротора и компенсации механических потерь в двигателе. Запуск двигателя в работу может быть осуществлен путем применения стартера.
Синхронизация вращательного движения ротора и вала для обеспечения рабочего процесса в двигателе происходит за счет взаимодействия поверхности ротора с поверхностью статора преимущественно в области выступа статора с впадиной ротора в промежутке времени, когда впадина ротора совпадает в пространстве с выступом статора. В этот момент впадина ротора оказывается неподвижной относительно выступа статора, что обеспечивает отсутствие износа и надежность синхронизации. Таким образом, данные элементы могут выступать в роли зубьев синхронизирующих шестерен.
Более высокая эффективность работы при упрощении конструкции и уменьшении габаритов является преимуществом и достоинством предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.
Claims (2)
1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий статор, состоящий из корпуса с внутренней цилиндрической расточкой, двух боковых крышек с подшипниковыми опорами и с всасывающими и выпускными окнами, и установленными в нем свечами зажигания или форсунками, вал с эксцентриком, установленный в подшипниках, и ротор, вращающийся на эксцентрике вала, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде диска, торцевые поверхности диска ротора представляют собой плоскость, рабочая поверхность ротора выполнена по эпициклоиде, боковые крышки имеют участки плоской поверхности, сопряженной с торцевыми поверхностями ротора, внутренняя цилиндрическая поверхность расточки статора выполнена также по эпициклоиде, на поверхности впадин расточки статора и/или на поверхности выступов ротора выполнены дополнительные впадины для образования камер сгорания.
2. Роторный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что газораспределительная система размещена в теле ротора в виде газораспределительных каналов кольцевой формы по одному на каждой торцевой поверхности ротора и выполненных на рабочей поверхности ротора газораспределительных окон, соединенных с каналами, при этом газораспределительные окна и каналы в роторе выполнены таким образом, что при перемещении ротора внутри статора обеспечивается периодическое синхронизированное с тактами рабочего цикла соединение рабочих замкнутых полостей, образуемых рабочими поверхностями статора и ротора с всасывающими и выпускными окнами двух боковых крышек статора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116229/06A RU2602938C1 (ru) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | Роторный двигатель внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116229/06A RU2602938C1 (ru) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | Роторный двигатель внутреннего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2602938C1 true RU2602938C1 (ru) | 2016-11-20 |
Family
ID=57760202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015116229/06A RU2602938C1 (ru) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | Роторный двигатель внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2602938C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777579C1 (ru) * | 2020-07-29 | 2022-08-08 | Хуачжун Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи | Топологический роторный двигатель |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3883276A (en) * | 1972-10-20 | 1975-05-13 | Volkswagenwerk Ag | Discharge arrangement for the exhaust gas from the work areas of a rotary piston combustion engine |
RU2206759C2 (ru) * | 2001-02-01 | 2003-06-20 | Федор Никифорович Ерасов | Двухроторный многокамерный двигатель внутреннего сгорания |
RU2455509C2 (ru) * | 2010-08-09 | 2012-07-10 | Сергей Вячеславович Устинович | Двигатель внутреннего сгорания |
-
2015
- 2015-04-28 RU RU2015116229/06A patent/RU2602938C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3883276A (en) * | 1972-10-20 | 1975-05-13 | Volkswagenwerk Ag | Discharge arrangement for the exhaust gas from the work areas of a rotary piston combustion engine |
RU2206759C2 (ru) * | 2001-02-01 | 2003-06-20 | Федор Никифорович Ерасов | Двухроторный многокамерный двигатель внутреннего сгорания |
RU2455509C2 (ru) * | 2010-08-09 | 2012-07-10 | Сергей Вячеславович Устинович | Двигатель внутреннего сгорания |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777579C1 (ru) * | 2020-07-29 | 2022-08-08 | Хуачжун Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи | Топологический роторный двигатель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0510125B1 (en) | Rotary internal combustion engine | |
RU2528796C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания: 6-ти тактный роторный двигатель с вращающимися запорными элементами, раздельными роторными секциями разного назначения, камерами сгорания неизменного объема, расположенными в рабочих роторах | |
US4003349A (en) | Rotary piston engine | |
US4316439A (en) | Rotary engine with internal or external pressure cycle | |
EP1409860B1 (en) | Rotary machine | |
RU2619672C1 (ru) | Шеститактный роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания | |
RU2538990C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2602938C1 (ru) | Роторный двигатель внутреннего сгорания | |
KR20080078809A (ko) | 간헐적으로 작동하는 로터를 지닌 로터리 모터 | |
RU2477377C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания: 5-тактный роторный двигатель с одним центральным вращающимся запорным элементом, общим для разнесенных по его диаметру раздельных секций сжатия и расширения рабочего тела, и обособленными камерами сгорания неизменного объема | |
RU2377426C2 (ru) | Роторный двигатель | |
RU2422652C2 (ru) | Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания холодного | |
RU2054122C1 (ru) | Роторно-лопастной двигатель | |
RU2414610C1 (ru) | Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
RU2477376C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания: 5-тактный роторный двигатель с вращающимися запорными элементами, раздельными секциями сжатия и расширения рабочего тела и обособленными камерами сгорания неизменного объема | |
RU2297545C2 (ru) | Роторный двигатель | |
RU2444635C2 (ru) | Роторный двигатель | |
RU2693550C1 (ru) | Роторный двигатель внутреннего сгорания с несимметричным сжатием и расширением | |
GB1007250A (en) | A rotary internal combustion engine | |
RU2524795C2 (ru) | Роторный двигатель внутреннего сгорания | |
RU2754834C1 (ru) | Роторный детонационный двигатель | |
RU2291310C1 (ru) | Способ осуществления рабочего цикла роторного двигателя внутреннего сгорания и устройства для его реализации | |
RU172052U1 (ru) | Роторный двигатель внутреннего сгорания | |
RU2206759C2 (ru) | Двухроторный многокамерный двигатель внутреннего сгорания | |
RU2253029C2 (ru) | Роторный двигатель внутреннего сгорания |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180429 |