UA17836U - Rotor combustion engine - Google Patents

Abstract

A rotor combustion engine has a body with a compartment as parallel cylindrical intersecting cavities, there on shafts connected by synchronizing toothed gearing are installed power rotor with cylindrical surface with profile bosses, the first and the second rotors-contactors, with cylindrical surfaces with depressions, at that the rotors have length equal to the length of the compartment. At the end walls of the body inlet and outlet windows and channels are provided, those connect the chambers with varying volume formed by surfaces of the rotors and the body to atmosphere or combustion chamber, this is equipped with spark plug. The body has second compartment of intersecting cylindrical cavities, with much larger length compared to the first one, there on the extension of the first shaft second power rotor is additionally installed, and on the extension of the second shaft -the second rotor contactor.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до двигунобудування, а саме до двигунів транспортних засобів і може бути 2 використана в інших галузях науки і техніки.The useful model relates to engine engineering, namely to vehicle engines and can be used in other fields of science and technology.

Відомим є двигун Ванкеля (Крайнев А.Ф. К/8 "Словарь-справочник по механізмам". М.: Машиностроение 1987, стр.40), який містить ротор з ущільнюючими планками, розташований всередині не круглого циліндра, профіль якого виконаний по епитрохоїді, причому ротор трикутної форми встановлений з можливістю обертання на ексцентричному валі за допомогою планетарної передачі і котиться навколо нерухомого колеса так, що його 70 грані сковзають по поверхні циліндра, відділяючи змінні об'єми камер всмоктування, стискування, згорання і випуску.The Wankel engine is known (Krainev A.F. K/8 "Dictionary of Mechanisms". M.: Mashinostroenie 1987, p. 40), which contains a rotor with sealing strips, located inside a non-circular cylinder, the profile of which is made along the epitrochoid , and the triangular-shaped rotor is rotatably installed on an eccentric shaft using a planetary gear and rolls around a fixed wheel so that its 70 faces slide over the surface of the cylinder, separating the variable volumes of the suction, compression, combustion, and exhaust chambers.

Недоліками цього двигуна є складність конструкції, недостатньо високі коефіцієнт корисної дії, рівномірність руху та ресурс.The disadvantages of this engine are the complexity of the design, insufficiently high efficiency, smoothness of movement and service life.

Відомим є також роторний двигун внутрішнього згорання (Корисна модель України Мо2462 від 15.04.2004р., 79 який містить нерухомий корпус з каналами, клапанами і ротором усередині, що обертається та має зовнішню поверхню зі змінною кривизною, виступи якої прилягають до внутрішньої поверхні корпусу, камери змінного об'єму, заслінки у вигляді радіальних підпружинених пластин.A rotary internal combustion engine is also known (Utility model of Ukraine Mo2462 dated 15.04.2004, 79, which contains a fixed housing with channels, valves and a rotor inside, which rotates and has an external surface with variable curvature, the protrusions of which adjoin the internal surface of the housing, a camera variable volume, flaps in the form of radial spring-loaded plates.

Недоліками цього двигуна є недостатньо високі коефіцієнт корисної дії та ресурс внаслідок механічного тертя робочих поверхонь.The disadvantages of this engine are insufficiently high efficiency and resource due to mechanical friction of the working surfaces.

Найбільш близьким та обраним за прототип є роторний двигун внутрішнього згорання (Патент КО 2161707The closest and chosen as a prototype is a rotary internal combustion engine (Patent KO 2161707

С2, ГО2853/00 від 31.07.1996р.), який містить корпус з циліндричними порожнинами, що перетинаються, в яких на валах, що зв'язані синхронізуючою передачею, встановлені силовий ротор, що має циліндричну поверхню з виступами, і перший та другий ротори-замикачі, що мають циліндричні поверхні з виїмками, та накопичувальну камеру, що теж розміщена в корпусі та з'єднана каналами з камерами стискування і згорання, при цьому камера 22 згорання виконана в тілі силового ротора і оздоблена випускним каналом, що виходить на бокову поверхню -о ротора, газорозподілення через впускний канал виконується клапаном, який виконаний в формі кільця, співвісного з силовим ротором, що закріплене на торцевій стінці корпуса та входить в круглий паз ротора, а газорозподілення через випускний канал камери згорання виконується клапаном в формі закритої з одного кінця трубки, що закріплена на торцевій стінці корпуса, за допомогою вікна на боковій поверхні, що розміщено на ее, рівні впускного каналу камери згорання, при цьому в камерах згорання встановлено свічки запалювання, а в со накопичувальних камерах - форсунки.C2, ГО2853/00 dated 31.07.1996), which contains a body with intersecting cylindrical cavities, in which a power rotor having a cylindrical surface with protrusions and the first and second rotors are mounted on shafts connected by a synchronizing gear -closers having cylindrical surfaces with notches and a storage chamber, which is also located in the housing and connected by channels with compression and combustion chambers, while the combustion chamber 22 is made in the body of the power rotor and is decorated with an exhaust channel that goes to the side surface -o rotor, gas distribution through the intake channel is performed by a valve that is made in the form of a ring, coaxial with the power rotor, which is fixed on the end wall of the housing and enters the circular groove of the rotor, and gas distribution through the exhaust channel of the combustion chamber is performed by a valve in the form of a closed at one end a tube fixed on the end wall of the housing by means of a window on the side surface, located at the same level as the intake channel of the combustion chamber, at the same time, spark plugs are installed in the combustion chambers, and injectors are installed in the storage chambers.

Недоліками цього двигуна є складність конструкції, обумовлена наявністю клапанів, профільних та со шевронних виступив і виїмок, не достатньо високі коефіцієнт корисної дії, який обумовлений втратами ча наповнення при всмоктуванні (з додатковим розширенням повітря від теплообміну з поверхнями камери 3о всмоктування, які нагріті в попередньому циклі), роботи стискування повітря (з додатковим підвищенням тиску -- повітря за рахунок теплообміну з поверхнями камери стискування, які нагріті газами при попередньому розширенні), та роботи розширення (з додатковим зменшенням тиску газів за рахунок теплообміну з поверхнями камери розширення, які охолоджені при попередньому всмоктуванні), ресурс, в наслідок наявності механічного « тертя між поверхнями виступів та виїмок, а також роторів, що мають не однакові діаметри контактуючих З 70 поверхонь. с В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення роторного двигуна внутрішнього згорання, вThe disadvantages of this engine are the complexity of the design, due to the presence of valves, profiled and chevron protrusions and notches, the coefficient of useful action is not high enough, which is due to the loss of filling volume during suction (with additional expansion of air from heat exchange with the surfaces of the suction chamber, which are heated in the previous cycle), air compression work (with an additional increase in air pressure due to heat exchange with the surfaces of the compression chamber, which are heated by gases during preliminary expansion), and expansion work (with an additional decrease in gas pressure due to heat exchange with the surfaces of the expansion chamber, which are cooled during preliminary suction), resource, as a result of the presence of mechanical "friction between the surfaces of protrusions and recesses, as well as rotors that do not have the same diameters of the contacting C 70 surfaces. c The useful model is based on the task of improving the rotary internal combustion engine, c

Із» якому за рахунок зміни компоновки та введення додаткових відсіків, роторів та зміни їх форм, досягається спрощення конструкції, підвищення коефіцієнта корисної дії, ресурсу та технологічності виготовлення.iz" which, due to changes in the layout and the introduction of additional compartments, rotors and changes in their forms, it is possible to simplify the design, increase the efficiency, resource and manufacturability of manufacturing.

Поставлена задача вирішується в роторному двигуні внутрішнього згорання, який містить корпус з відсіком в вигляді паралельних циліндричних порожнин, що перетинаються, в яких на валах, що зв'язані синхронізуючою - зубчастою передачею, встановлені силовий ротор, що має циліндричну поверхню з виступами, і перший та -І другий ротори-замикачі, що мають теж циліндричні поверхні з виїмками, при цьому ротори мають довжину рівну довжині першого відсіку порожнин, крім того на торцевих стінках корпусу виконані впускні та випускні вікна, і со канали, що з'єднують камери змінного об'єму, утворені поверхнями роторів та корпусу, з атмосферою абоThe task is solved in a rotary internal combustion engine, which contains a housing with a compartment in the form of parallel cylindrical cavities intersecting, in which a power rotor having a cylindrical surface with protrusions is installed on the shafts connected by a synchronizing - toothed transmission, and the first and - And the second closing rotors, which also have cylindrical surfaces with notches, while the rotors have a length equal to the length of the first compartment of the cavities, in addition, the end walls of the housing have inlet and outlet windows, and channels connecting the chambers of the variable volume 'em, formed by the surfaces of the rotors and the body, with the atmosphere or

Ге) 20 камерою згорання, яка оснащена свічкою запалювання, згідно з корисною моделлю, додатково в корпусі введений другий відсік циліндричних порожнин, що перетинаються, значно більшої ніж перший відсік довжини, в с ньому на продовженнях першого вала встановлено додатково другий силовий ротор, а на продовженні другого вала - другий ротор-замикач, діаметри циліндричних поверхонь всіх роторів однакові, при цьому між циліндричними поверхнями силового ротора та ротора-замикача не має зазору, довжини другого силового 29 ротора та другого ротора-замикача рівні довжині другої порожнини, виступи та виїмки мають плоскі бокові с поверхні, що не можуть контактувати, а герметичність камер згорання в кінці стискування досягається перекриттям каналів виступами силового ротора та торцевими поверхнями роторів-замикачів, камера згорання, та свічка запалювання розташовані у корпусі стаціонарно, зубчаста передача використана додатково, як паливний насос. 60 Застосування другого відсіку циліндричних порожнин, значно більшої ніж перший відсік довжини, і встановлення в ньому на подовжені першого валу додаткового силового ротора, а на продовженні другого валу - другого ротора-замикача, розміщення камери згорання стаціонарно у корпусі дають змогу всмоктування, стискування, згорання та розширення газів виконувати більш ефективно (без додаткових втрат роботи в наслідок теплообміну газів з поверхнями камер), що підвищує коефіцієнт корисної дії двигуна. бо Виконання силових роторів та роторів-замикачів такими, що мають однакові діаметри циліндричних поверхонь, а те, що поверхні виступів та виїмок механічно не можуть контактувати, усуває тертя в двигуні. Це підвищує ще й ресурс двигуна.Ge) 20 combustion chamber, which is equipped with a spark plug, according to a useful model, in addition, a second compartment of intersecting cylindrical cavities, much longer than the first compartment, is introduced in the housing, in it, a second power rotor is additionally installed on the extensions of the first shaft, and on extension of the second shaft - the second closing rotor, the diameters of the cylindrical surfaces of all rotors are the same, while there is no gap between the cylindrical surfaces of the power rotor and the closing rotor, the lengths of the second power 29 rotor and the second closing rotor are equal to the length of the second cavity, the protrusions and recesses have flat side surfaces that cannot come into contact, and the tightness of the combustion chambers at the end of compression is achieved by overlapping the channels with the protrusions of the power rotor and the end surfaces of the closing rotors, the combustion chamber and the spark plug are located in the housing stationary, the gear is additionally used as a fuel pump. 60 The use of the second compartment of cylindrical cavities, much longer than the length of the first compartment, and the installation in it of an additional power rotor on the extended first shaft, and the second rotor-locker on the extension of the second shaft, the placement of the combustion chamber stationary in the housing enable suction, compression, combustion and expansion of gases can be performed more efficiently (without additional work losses due to the heat exchange of gases with the surfaces of the chambers), which increases the efficiency of the engine. because the execution of power rotors and locking rotors with the same diameters of cylindrical surfaces, and the fact that the surfaces of protrusions and recesses cannot mechanically contact, eliminates friction in the engine. This also increases the resource of the engine.

Виконання виступів та виїмок з плоскими боковими поверхнями, а також те, що перші виконують функції газорозподілення, розміщення камери згорання, форсунки та свічки запалювання стаціонарно у корпусі, та застосування зубчастої передачі як паливного насосу, спрощує двигун та підвищує технологічність його виготовлення.Making protrusions and recesses with flat side surfaces, as well as the fact that the former perform the functions of gas distribution, placement of the combustion chamber, injectors and spark plugs stationary in the housing, and the use of a gear as a fuel pump, simplifies the engine and increases the manufacturability of its manufacture.

Суть корисної моделі пояснює креслення, де зображені: на Фіг.1 - поперечний переріз А-А першого відсіку двигуна, на Фіг.2 - подільний переріз Б-Б двигуна, на Фіг.3...6 - фази газорозподілення першого відсіку, а на 70. Фіг.7...10 - фази газорозподілення другого відсіку двигуна.The essence of the useful model is explained by the drawings, which show: in Fig. 1 - cross section A-A of the first engine compartment, in Fig. 2 - sectional section B-B of the engine, in Fig. 3...6 - gas distribution phases of the first compartment, and at 70. Fig. 7...10 - gas distribution phases of the second engine compartment.

Двигун містить корпус 1, що має плиту 2, в якій виконано перший відсік З циліндричних порожнин 4 і 5, що перетинаються, плиту 6, в якій виконано другий відсік 7 циліндричних порожнин 8 і 9, що теж перетинаються, плиту 10, в якій виконано камеру згорання 11, кришки 12 і 13. В осях циліндричних порожнин 4 і 8 встановлено вал 14, а в осях циліндричних порожнин 5 і 9 - вал 15, причому на валі 14 закріплені силові ротори 16 |і 17, /5 та перше зубчасте колесо 18, а на валі 15 - ротори-замикачі 19 і 20, та друге зубчасте колесо 18. Силові ротори 16 і 17 мають виступи 21 і 22, а ротори-замикачі 19 і 20 - виїмки 23 і 24 відповідно. Між циліндричними поверхнями порожнини 4, силового ротора 16, ротора-замикача 19, боковими поверхнями виступів 21, поверхнями кришки 12 та плити 10 утворюються змінні об'єми: нижній - всмоктування 25, верхній - стискування 26, а між аналогічними поверхнями порожнини 8, силового ротора 17, ротора - замикача 20, виступів 22, кришки 13 та плити 10 теж утворюються змінні об'єми: нижній - розширення 27, верхній - вихлопу 28. В камері згорання встановлено форсунку 29, яка живиться від шестеренчастого насосу утвореного з коліс 18, та свічку запалювання 30. Кришка 12 має вхідний отвір 31 та канал 32 зв'язку камери стискування 26 з камерою згорання 11, а кришка 13 - вихлопні отвори 33 та канал 34 зв'язку камери згорання 11 з камерою розширення 27.The engine includes a housing 1, which has a plate 2, in which the first compartment is made of cylindrical cavities 4 and 5, which intersect, a plate 6, in which the second compartment 7 of cylindrical cavities 8 and 9, which also intersect, is made, a plate 10, which is made combustion chamber 11, covers 12 and 13. A shaft 14 is installed in the axes of the cylindrical cavities 4 and 8, and a shaft 15 is installed in the axes of the cylindrical cavities 5 and 9, and the power rotors 16 and 17, /5 and the first gear wheel are fixed on the shaft 14 18, and on the shaft 15 - locking rotors 19 and 20, and the second gear wheel 18. Power rotors 16 and 17 have protrusions 21 and 22, and locking rotors 19 and 20 - recesses 23 and 24, respectively. Between the cylindrical surfaces of the cavity 4, the power rotor 16, the closing rotor 19, the side surfaces of the protrusions 21, the surfaces of the cover 12 and the plate 10, variable volumes are formed: the lower - suction 25, the upper - compression 26, and between similar surfaces of the cavity 8, power the rotor 17, the rotor - the contactor 20, the protrusions 22, the cover 13 and the plate 10 also form variable volumes: the lower - expansion 27, the upper - exhaust 28. In the combustion chamber, a nozzle 29 is installed, which is fed by a gear pump formed from wheels 18, and a spark plug 30. The cover 12 has an inlet hole 31 and a channel 32 of communication of the compression chamber 26 with the combustion chamber 11, and the cover 13 has exhaust holes 33 and a channel 34 of communication of the combustion chamber 11 with the expansion chamber 27.

Працює двигун таким чином (Фіг.1 і 2). Вал 14 двигуна обертається по годинниковій стрілці і, коли силовий ов ротор 16 обкочується з ротором-замикачем 19, а виступ 21 відкриває отвір 31 (Фіг.3), в зоні всмоктування 25 (Фіг.4) виникає розрідження і атмосферне повітря всмоктується в двигун через отвір 31, одночасно з цим в зоні т стискування 26 повітря, всмоктане в попередньому циклі, стискується виступом 21 і по каналу 32 та виїмці 23 подається в камеру згорання 11. Потім виступ 21 починає входити в виїмку 23 (Фіг.5), а канал 32 перекривається виступом 21 і ротором 19, таким чином досягається герметизація камер стискування 26, Ге зо розширення 27 і згорання 11 в перехідні фази (Фіг.6, 10).The engine works as follows (Fig. 1 and 2). The engine shaft 14 rotates clockwise and when the power rotor 16 rolls with the lock rotor 19 and the protrusion 21 opens the opening 31 (Fig. 3), a vacuum occurs in the suction zone 25 (Fig. 4) and atmospheric air is sucked into the engine through hole 31, at the same time in compression zone t 26, the air sucked in in the previous cycle is compressed by protrusion 21 and fed into combustion chamber 11 through channel 32 and recess 23. Then protrusion 21 begins to enter recess 23 (Fig. 5), and the channel 32 is covered by the protrusion 21 and the rotor 19, thus achieving the sealing of the compression chambers 26, expansion gas 27 and combustion 11 in the transitional phases (Fig. 6, 10).

Після закінчення стискування в камеру згорання 11 подається паливо форсункою 29 і підпалюється свічкою о 30. Під час горіння тиск газів зростає і вони з камери згорання 11 по каналу 34, коли перший відкривається со виїмкою 24 та виступом 22 (Фіг.7), подаються в камеру розширення 27 (Фіг.8). Тиск газів діє на виступи 22 силового ротора 17 і виникає крутячий момент на валі 14, який рухає зубчаті колеса 18, силовий ротор 16, вал ї- 15, ротори-замикачі 19, 20. Після частини оберту, близько 180 градусів, гази виходять в атмосферу через «- отвори 33 (Фіг.9). Крутячий момент двигуна передається споживнику за допомогою валу 14.After the end of compression, fuel is supplied to the combustion chamber 11 with a nozzle 29 and ignited by a candle at 30. During combustion, the pressure of the gases increases and they are fed from the combustion chamber 11 through the channel 34, when the first one opens with a recess 24 and a protrusion 22 (Fig. 7), into expansion chamber 27 (Fig. 8). The pressure of the gases acts on the protrusions 22 of the power rotor 17 and a torque occurs on the shaft 14, which drives the gears 18, the power rotor 16, the drive shaft 15, the closing rotors 19, 20. After part of the rotation, about 180 degrees, the gases exit into atmosphere through "- holes 33 (Fig. 9). Engine torque is transmitted to the consumer using shaft 14.

Двигун може працювати і втому разі, якщо паливо-повітряна суміш буде подаватись, наприклад карбюратором, через вхідний отвір 31, при цьому форсунка 29 в камері згорання не встановлюється.The engine can work even if the fuel-air mixture is supplied, for example by a carburetor, through the inlet 31, while the nozzle 29 in the combustion chamber is not installed.

Застосування другого відсіку циліндричних порожнин 7, більшої ніж перший відсік З довжини, і встановлення «Application of the second compartment of cylindrical cavities 7, greater than the length of the first compartment C, and installation of "

В ньому на подовжені першого валу 14 додаткового силового ротора 17, а на продовженні другого валу 15 - Ше) с ротора-замикача 20, розміщення камери згорання 11 стаціонарно у корпусі 1 дають змогу всмоктування,In it, on the extended first shaft 14 of the additional power rotor 17, and on the extension of the second shaft 15 - the closing rotor 20, the stationary placement of the combustion chamber 11 in the housing 1 enables suction,

Й стискування, згорання та розширення газів виконувати з більшою ефективністю (без додаткових втрат роботи и?» внаслідок теплообміну з поверхнями камер), що підвищує коефіцієнт корисної дії двигуна.And the compression, combustion, and expansion of gases can be performed with greater efficiency (without additional work losses due to heat exchange with the surfaces of the chambers), which increases the efficiency of the engine.

Виконання силових роторів 16, 17 та роторів - замикачів 19, 20 такими, що мають однакові діаметри циліндричних поверхонь, а виступи 21, 22 перших та виїмки 23, 24, що не мають механічного контакту, усуває - тертя в двигуні. Це підвищує ще й ресурс двигуна.Execution of power rotors 16, 17 and rotors - fasteners 19, 20 with the same diameters of cylindrical surfaces, and protrusions 21, 22 of the first and recesses 23, 24, which do not have mechanical contact, eliminates - friction in the engine. This also increases the resource of the engine.

Виконання виступів та виїмок з плоскими боковими поверхнями, а також те, що перші виконують функції ш- газорозподілення, розміщення камери згорання, форсунки та свічки запалювання стаціонарно у корпусі, о застосування зубчастої передачі як паливний насос, спрощує двигун та підвищує технологічність його с 50 Виготовлення. щоMaking protrusions and recesses with flat side surfaces, as well as the fact that the former perform the functions of gas distribution, placement of the combustion chamber, nozzles and spark plugs stationary in the housing, and the use of gear transmission as a fuel pump, simplifies the engine and increases its manufacturability. 50 Production . what

Claims (4)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Роторний двигун внутрішнього згорання, що містить корпус з відсіком у вигляді паралельних циліндричних порожнин, що перетинаються, в яких на валах, що зв'язані синхронізуючою зубчастою передачею, встановлені с силовий ротор, що має циліндричну поверхню з профільними виступами, перший та другий ротори-замикачі, що мають теж циліндричні поверхні з виїмками, при цьому ротори мають довжину, рівну довжині відсіку, крім того, на торцевих стінках корпусу виконані впускні та випускні вікна і канали, що з'єднують камери змінного об'єму, во утворені поверхнями роторів та корпусу, з атмосферою або камерою згорання, яка оснащена свічкою запалювання, який відрізняється тим, що корпус має другий відсік циліндричних порожнин, що перетинаються, значно більшої, ніж перший відсік, довжини, в якому на продовженнях першого вала встановлено додатково другий силовий ротор, а на продовженні другого вала - другий ротор-замикач.1. A rotary engine of internal combustion, containing a housing with a compartment in the form of parallel cylindrical cavities intersecting, in which a power rotor having a cylindrical surface with profile protrusions, first and second, are mounted on shafts connected by a synchronizing gear closing rotors, which also have cylindrical surfaces with notches, while the rotors have a length equal to the length of the compartment, in addition, the end walls of the housing have inlet and outlet windows and channels connecting chambers of variable volume, formed by surfaces rotors and housing, with an atmosphere or a combustion chamber, which is equipped with a spark plug, which is characterized by the fact that the housing has a second compartment of intersecting cylindrical cavities, significantly longer than the first compartment, in which a second power rotor is additionally installed on the extensions of the first shaft , and on the extension of the second shaft - the second rotor-locker. 2. Двигун за п. 1, який відрізняється тим, що діаметри циліндричних поверхонь всіх роторів однакові, при б цьому між циліндричними поверхнями силового ротора та ротора-замикача немає зазору, довжини другого силового ротора та другого ротора-замикача рівні довжині другої порожнини, виступи та виїмки мають плоскі бокові поверхні, що не можуть контактувати, а герметичність камер згорання в кінці стискування досягається перекриттям каналів виступами силового ротора та торцевими поверхнями роторів-замикачів.2. The engine according to claim 1, which is characterized by the fact that the diameters of the cylindrical surfaces of all rotors are the same, while there is no gap between the cylindrical surfaces of the power rotor and the locking rotor, the lengths of the second power rotor and the second locking rotor are equal to the length of the second cavity, projections and the recesses have flat side surfaces that cannot come into contact, and the tightness of the combustion chambers at the end of compression is achieved by overlapping the channels with the protrusions of the power rotor and the end surfaces of the closing rotors. З. Двигун за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що камера згорання та свічка запалювання розташовані у корпусі стаціонарно.Z. The engine according to claims 1, 2, which differs in that the combustion chamber and the spark plug are located in the housing in a stationary manner. 4. Двигун за пп. 1-3, який відрізняється тим, що зубчаста передача використана додатково як паливний насос. з з (Се) (зе) (ее) у ьо4. The engine according to claims 1-3, which differs in that the gear is additionally used as a fuel pump. z z (Se) (ze) (ee) u yo - . и? - -і (ее) (95) 4) 60 б5- and? - -and (ee) (95) 4) 60 b5