RU2783737C1 - Rotary piston engine finca - Google Patents
Rotary piston engine finca Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783737C1 RU2783737C1 RU2022118023A RU2022118023A RU2783737C1 RU 2783737 C1 RU2783737 C1 RU 2783737C1 RU 2022118023 A RU2022118023 A RU 2022118023A RU 2022118023 A RU2022118023 A RU 2022118023A RU 2783737 C1 RU2783737 C1 RU 2783737C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- driven
- pistons
- driving
- stator
- Prior art date
Links
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания, в частности, для автомобильного транспорта.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in the manufacture of rotary piston internal combustion engines, in particular for motor vehicles.
При разработке роторно-поршневых двигателей (РПД) учитывается то их преимущество перед обычными поршневыми двигателями, что у них нет коленвала, шатунов и прочей обвязки, что делает их конструкцию гораздо проще и легче. ВРПД отсутствует преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное, что приводит книзким показателям уровня вибрации. Он имеет хорошие динамические характеристики.When developing rotary piston engines (RPD), their advantage over conventional piston engines is taken into account that they do not have a crankshaft, connecting rods and other piping, which makes their design much simpler and lighter. There is no conversion of reciprocating motion into rotational motion by VRPD, which leads to low vibration levels. It has good dynamic characteristics.
Наиболее известной является конструкция роторно-поршневого двигателя Ванкеля, в котором ротор-поршень установлен с возможностью вращения внутри корпуса-статора. Двигатель Ванкеля четырехтактный, т.е. за один полный оборот ротора происходит впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Этот двигатель, по сравнению с традиционными поршневыми двигателями, обладает рядом преимуществ - он конструктивно гораздо проще, легче, имеет хорошие динамические характеристики, низкие показатели уровня вибрации.The most famous is the design of the Wankel rotary piston engine, in which the rotor-piston is mounted for rotation inside the stator housing. The Wankel engine is four-stroke, i.e. for one complete revolution of the rotor, intake, compression, power stroke and exhaust occur. This engine, in comparison with traditional piston engines, has a number of advantages - it is structurally much simpler, lighter, has good dynamic characteristics, low vibration levels.
Однако, наряду с указанными преимуществами, этому двигателю присущи и недостатки. Ввиду особенностей конструкции, пятно контакта ротора со стенками корпуса небольшое, поэтому сложно обеспечить требуемую герметичность рабочей камеры, что в итоге ведет к ухудшению мощностных характеристик. Кроме того, известный двигатель склонен к перегреву, как из-за трения вращающихся деталей, так и из-за того, что объем камеры сгорания непосредственно прилегает к внутренней поверхности корпуса. В связи с этим возникает необходимость использования специальных материалов в зонах перегрева, а также решение вопроса о системе охлаждения.However, along with these advantages, this engine also has disadvantages. Due to the design features, the contact patch of the rotor with the housing walls is small, so it is difficult to ensure the required tightness of the working chamber, which ultimately leads to a deterioration in power characteristics. In addition, the known engine is prone to overheating, both due to the friction of the rotating parts, and due to the fact that the volume of the combustion chamber is directly adjacent to the inner surface of the casing. In this regard, there is a need to use special materials in overheating zones, as well as the issue of a cooling system.
Известен ряд роторно-поршневых двигателей, в которых частично устранены вышеуказанные недостатки (например, RU 2251620 или RU 235839). В известных конструкциях вопрос герметичности рабочих камер решен путем использования специальных прокладок, а от перегрева применяется встроенная система охлаждения.A number of rotary piston engines are known, in which the above disadvantages are partially eliminated (for example, RU 2251620 or RU 235839). In well-known designs, the issue of tightness of the working chambers is solved by using special gaskets, and an integrated cooling system is used to prevent overheating.
Однако такие решения приводят к усложнению и удорожанию конструкции и недостаточно эффективны, поскольку не обеспечивают достаточную мощность и плавность хода двигателя.However, such solutions lead to the complexity and cost of the design and are not effective enough, since they do not provide sufficient power and smooth running of the engine.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение мощности и плавности хода двигателя, при одновременном упрощении конструкции и снижении ее стоимости.The technical result of the claimed invention is to increase the power and smoothness of the engine, while simplifying the design and reducing its cost.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, включающем статор, ротор и механизм синхронизации, статор представляет собой разъемный корпус сферической формы с, по меньшей мере, двумя впускными и двумя выпускными отверстиями (окнами), ротор представляет собой, расположенные вдоль центральной оси корпуса два соосных вала -ведущий и ведомый, оснащенные жестко укрепленными на них, соответственно, по меньшей мере, 4-мя ведущими и 4-мя ведомыми поршнями, при этом ведомые и ведущие поршни имеют форму долей шара, образованных его меридиональными секущими плоскостями, причем ведущие и ведомые поршни ориентированы внутри корпуса вокруг его центральной оси в чередующейся между собой последовательности, с возможностью образования рабочих камер между боковыми поверхностями смежных долей. При этом механизм синхронизации размещен снаружи корпуса (статора) и включает в себя неподвижную корончатую шестерню, внутри которой диаметрально противоположно размещены две сателлитные шестерни, связанные посредством первого водила с ведущим валом ротора, а второе водило закреплено на ведомом валу ротора, причем каждый из концов второго водила соединен тягой с периферийной точкой соответствующей сателлитной шестерни, при этом количество зубьев и диаметр сателлитной шестерни, относится к количеству зубьев и диаметру корончатой шестерни, как 1:4.The claimed technical result is achieved due to the fact that in a rotary piston internal combustion engine, including a stator, a rotor and a synchronization mechanism, the stator is a split spherical housing with at least two inlet and two outlet openings (windows), the rotor is two coaxial shafts located along the central axis of the housing - a driving and a driven shaft, equipped with at least 4 driving and 4 driven pistons rigidly mounted on them, respectively, while the driven and driving pistons are in the form of ball shares formed by its meridional secant planes, and the driving and driven pistons are oriented inside the body around its central axis in an alternating sequence, with the possibility of forming working chambers between the side surfaces of adjacent shares. At the same time, the synchronization mechanism is located outside the housing (stator) and includes a fixed crown gear, inside which two satellite gears are diametrically opposed, connected by means of the first carrier with the rotor drive shaft, and the second carrier is fixed on the rotor driven shaft, each of the ends of the second The planet carrier is connected by a rod to the peripheral point of the corresponding satellite gear, wherein the number of teeth and the diameter of the satellite gear are related to the number of teeth and the diameter of the crown gear as 1:4.
В предпочтительном варианте исполнения каждый из соосных валов (ведущий и ведомый) выполнен с размещенными на нем поршнями как единая деталь, т.е. заодно с поршнями.In the preferred embodiment, each of the coaxial shafts (driver and driven) is made with pistons placed on it as a single piece, i.e. along with the pistons.
На боковых поверхностях смежных поршней (долей) могут быть выполнены симметричные выемки, что позволит увеличить объем рабочих камер.Symmetrical recesses can be made on the side surfaces of adjacent pistons (lobes), which will increase the volume of working chambers.
В предпочтительном варианте исполнения двигатель может быть оснащен, по меньшей мере, двумя свечами зажигания и/или двумя форсунками.In a preferred embodiment, the engine may be equipped with at least two spark plugs and/or two injectors.
Заявленный двигатель может работать на бензине, дизельном топливе, и пр. При этом конструкция дополняется свечами зажигания в случае реализации бензинового двигателя.The claimed engine can run on gasoline, diesel fuel, etc. In this case, the design is supplemented with spark plugs in the case of a gasoline engine.
Заявленное техническое решение иллюстрируется графическими материалами, отражающими предпочтительное конструктивное воплощение предлагаемого устройства (вариант двигателя, работающего на бензине).The claimed technical solution is illustrated with graphic materials reflecting the preferred design embodiment of the proposed device (version of the engine running on gasoline).
На Фиг. 1 изображен общий вид снаружи заявленного роторно-поршневого двигателя;On FIG. 1 shows a general view of the outside of the claimed rotary piston engine;
На Фиг. 2 - вид на механизм синхронизации;On FIG. 2 - view of the synchronization mechanism;
На Фиг. 3 - поперечный разрез двигателя;On FIG. 3 - cross section of the engine;
На Фиг. 4 - поперечный разрез двигателя в изометрии;On FIG. 4 - cross section of the engine in isometry;
На Фиг. 5 - схематическое изображение работы двигателя по тактам на примере одной камеры;On FIG. 5 is a schematic representation of the operation of the engine by cycles using the example of one chamber;
На Фиг. 6 - ротор с поршнями;On FIG. 6 - rotor with pistons;
На Фиг. 7 - возможный вариант исполнения поршней с выемками;On FIG. 7 - a possible version of the pistons with recesses;
Предлагаемый роторно-поршневой двигатель включает статор, в виде разъемного корпуса 1, имеющего сферическую форму, ротор, представляющий собой два соосных вала -ведущий вал 2 и ведомый вал 3, установленных вдоль центральной оси корпуса 1 с возможностью вращения. К каждому из этих валов жестко прикреплены и равномерно распределены по окружности вала по четыре поршня 4 и 5, соответственно. Таким образом, ведущий вал 2 с поршнями 4 и ведомый вал 3 с поршнями 5, установленные соосно, совместно являются ведущей и ведомой частями ротора. Поршни 4 и 5 по форме выполнены в виде отдельных долей шара, образованных сечением тела шара меридиональными плоскостями. Поршни 4 ведущего вала 2 располагаются внутри корпуса 1 таким образом, что происходит их чередование с поршнями 5 ведомого вала 3, а их сферическая поверхность обращена к внутренней стенке корпуса 1. Всего внутри корпуса 1 установлено восемь поршней (4 ведущих и 4 ведомых), их размеры подобраны таким образом, что между боковыми поверхностями смежных поршней 4 и 5 образуются рабочие камеры 6. Причем для увеличения рабочего объема камер 6, на смежных боковых поверхностях поршней (долек) 4 и 5, соответственно, могут выполняться углубления (выемки) 7. В стенке корпуса имеются диаметрально противоположные впускные отверстия 8,предназначенные для подачи топлива и воздуха, а также диаметрально противоположные выпускные отверстия 9 для выпуска отработанных газов (выхлопа).The proposed rotary piston engine includes a stator, in the form of a
Заявленная конструкция предусматривает использование двух свечей зажигания 10, каждая из которых установлена в нижней мертвой точке соответствующей зоны сжатия. Под нижней мертвой точкой (НМТ) зоны сжатия понимается место, где заканчивается зона сжатия, после которой начинается рабочий ход. Впуск готовой топливно-воздушной (горючей) смеси осуществляется через впускные отверстия 8. Возможен и другой вариант исполнения, являющийся более предпочтительным, а именно, впускные отверстия 8 могут быть использованы для подачи воздуха, а подача (впрыск) топлива осуществляется посредством форсунок 11, которые размещаются ближе к нижней мертвой точке зоны сжатия, в непосредственной близости от свечи зажигания 10.The claimed design provides for the use of two
Снаружи корпуса 1 размещен механизм синхронизации, включающий неподвижную корончатую шестерню 12, внутри которой расположены два водила 13 и 14, укрепленные на ведущем 2 и ведомом 3 валах, соответственно. На концах водила 13 установлены диаметрально противоположно сателлитные шестерни 15, входящие в зацепление с корончатой шестерней 12, а концы водила 14 посредством тяги (соединительного звена) 16 связаны с периферийными точками 17 соответствующих сателлитных шестерней 15. При этом количество зубьев сателлитной шестерни относится к количеству зубьев корончатой шестерни как 1:4. А диаметр саттеллитной шестерни относится к диаметру корончатой шестерни как 1:4.Outside the
В отличие от известных двигателей, заявленный, в силу своих конструктивных особенностей позволяет за один полный оборот ротора реализовать (осуществить) гораздо большее количество тактов (в общей сложности 64 такта), в связи с чем увеличивается плавность хода, при одновременном увеличении мощности двигателя. Кроме того, обеспеченная механизмом синхронизации схема движения поршней роторов позволяет поршням ведомого ротора совершать незначительные перемещения относительно поршней ведущего ротора, а, как следствие, снизить перегрев от трения вращающихся деталей. Стенки корпуса 1 не будут перегреваться, поскольку основной объем камеры сгорания будет приходиться на промежутки между смежными поршнями с выемками на их боковых поверхностях.Unlike well-known engines, the claimed one, due to its design features, allows for one complete revolution of the rotor to implement (perform) a much larger number of cycles (a total of 64 cycles), in connection with which the smoothness of the move increases, while increasing engine power. In addition, the scheme of movement of the rotor pistons provided by the synchronization mechanism allows the pistons of the driven rotor to make minor movements relative to the pistons of the leading rotor, and, as a result, to reduce overheating from friction of rotating parts. The walls of the
Внутри корпуса предусмотрена система уплотнений для обеспечения необходимой герметичности, однако в материалах данной заявки эта информация не раскрыта, поскольку она не входит в объем притязаний заявителя.A sealing system is provided inside the case to ensure the necessary tightness, however, this information is not disclosed in the materials of this application, since it is not included in the scope of the applicant's claims.
Устройство работает следующим образом. В камеру 6 двигателя через впускное отверстие 8 подается воздух или топливно-воздушная смесь (в зависимости от конструктивного исполнения данного узла). Далее, при вращении ротора, механизм синхронизации заставляет двигаться ведомый и ведущий поршни ротора с определенными угловыми скоростями, при этом расстояние между смежными поверхностями поршней увеличивается до заполнения объема камеры впускаемой средой. После этого следует такт сжатия, при котором происходит сближение поверхностей смежных поршней (долек) ротора. В этот момент зона сжатия подходит к тому месту на корпусе, где расположена свеча зажигания. В предпочтительном варианте исполнения, перед свечой зажигания по ходу движения поршней может быть установлена форсунка для впрыска топлива (в этом случае через впускное окно подается только воздух, а не готовая топливно-воздушная смесь). Далее происходит воспламенение горючей смеси и начинается следующий такт- рабочий ход, при котором продукты горения давят на поверхность поршня ротора, в результате чего происходит передача механического усилия ведомому ротору. Продукты горения с одинаковой силой давят на поверхности поршней ротора, заставляя их двигаться с положительной угловой скоростью относительно корпуса двигателя, поскольку механизм синхронизации обеспечивает вращательное движение ведущего вала ротора с постоянной угловой скоростью, а ведомого вала ротора с переменной. Во время заключительного такта - выпуска, вращающийся ротор сближает смежные поверхности поршней и происходит вытеснение отработанных газов через выпускное отверстие. Четыре такта осуществляются за пол-оборота, а за полный оборот ротора - восемь тактов. Это касается процесса только в одной рабочей камере за один полный оборот ротора. Поскольку таких камер в объеме корпуса всего восемь, то за один оборот ротора заявляемая конструкция позволяет осуществить значительное увеличение числа тактов двигателя (64 такта).The device works as follows. Air or a fuel-air mixture is supplied to the
Предлагаемая конструкция достаточно компактная, экономичная и обладает повышенными мощностными характеристиками и плавностью хода.The proposed design is quite compact, economical and has increased power characteristics and smooth running.
В процессе работы устройства, ведущий вал 2 с поршнями 4 движется с постоянной угловой скоростью, а ведомый вал 3 с поршнями 5, вращается в том же направлении, что и вал 2, но с переменной угловой скоростью, в результате поршни 5 совершают неравномерное движение - то отстают от поршней 4, то догоняют их, при этом угловая скорость всегда положительная относительно статора (корпуса 1), т.е. обратного вращения не происходит. Механизм синхронизации отрегулирован (за счет указанного соотношения числа зубьев корончатой и сателлитной шестерней и их диаметров) таким образом, что сближение поршней происходит на этапе сжатия и выпуска, а на впуске и во время рабочего хода расстояние между смежными поршнями увеличивается. Во время рабочего хода, после того, как происходит воспламенение и сгорание топливо-воздушной смеси, на поршень ведомого ротора воздействует механическое разгонное усилие. В двигателе Ванкеля, где за полный оборот ротора осуществляется только один рабочий ход, механическое усилие на ротор воздействует всего один раз. Предложенная конструкция позволяет осуществить такое воздействие на поршень многократно за один полный оборот ротора. А именно: количество поршней на каждом из валов ротора (ведущем и ведомом) составляет в сумме 8 штук, а сами поршни выполнены в виде шаровых долек, определенным образом размещенных в пространстве сферического корпуса с образованием восьми рабочих камер между смежными поверхностями поршней. Поршни совершают угловое перемещение в определенном порядке, обеспечиваемом специальным механизмом синхронизации, кроме того используются две свечи зажигания, расположенные диаметрально противоположно. Все это в совокупности обеспечивает 16-ти кратное увеличение рабочих тактов (т.е. 64 такта вместо 4-х, обеспечиваемых известными конструкциями), а, следовательно, разгонное механическое усилие воздействует на поршни за один оборот ротора не один, а шестнадцать раз. При этом мощность двигателя значительно возрастает. Поскольку в процессе работы происходят лишь небольшие перемещения ведомого ротора относительно ведущего, то ход двигателя становится более плавным. При небольших относительных перемещениях, уменьшаются трение и перегрев, а значит упрощается система охлаждения и снижаются требования к подбору материалов.During operation of the device, the
Каждый из валов ротора может быть изготовлен заодно с поршнями в виде единой детали, что упрощает конструкцию и, соответственно, ее стоимость.Each of the rotor shafts can be manufactured integrally with the pistons in the form of a single piece, which simplifies the design and, accordingly, its cost.
В результате использования в заявленном двигателе описанного сочетания конструктивных элементов, их определенного выполнения и взаимосвязи, становится возможным достижение технического результата, заключающегося в повышении мощности и плавности хода двигателя, при одновременном упрощении его конструкции и снижении стоимости.As a result of using the described combination of structural elements in the claimed engine, their specific implementation and interconnection, it becomes possible to achieve a technical result, which consists in increasing the power and smoothness of the engine, while simplifying its design and reducing the cost.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2023/000192 WO2024005667A1 (en) | 2022-07-01 | 2023-06-28 | Rotary-piston engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2783737C1 true RU2783737C1 (en) | 2022-11-16 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3144007A (en) * | 1960-06-29 | 1964-08-11 | Kauertz Proprietary Ltd | Rotary radial-piston machine |
SU1211458A1 (en) * | 1982-07-08 | 1986-02-15 | Днепродзержинский Ордена Трудового Красного Знамени Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева | Rotary hydraulic machine |
US5224847A (en) * | 1992-01-31 | 1993-07-06 | Mikio Kurisu | Rotary engine |
RU2023184C1 (en) * | 1993-06-07 | 1994-11-15 | Александр Васильевич Шатов | Rotary internal combustion engine |
RU2159334C1 (en) * | 1999-03-23 | 2000-11-20 | Иванов Евгений Петрович | Rotary engine |
RU2251620C1 (en) * | 2003-09-01 | 2005-05-10 | Закрытое акционерное общество "Дженерал Телеком" | Rotary piston machine |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3144007A (en) * | 1960-06-29 | 1964-08-11 | Kauertz Proprietary Ltd | Rotary radial-piston machine |
SU1211458A1 (en) * | 1982-07-08 | 1986-02-15 | Днепродзержинский Ордена Трудового Красного Знамени Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева | Rotary hydraulic machine |
US5224847A (en) * | 1992-01-31 | 1993-07-06 | Mikio Kurisu | Rotary engine |
RU2023184C1 (en) * | 1993-06-07 | 1994-11-15 | Александр Васильевич Шатов | Rotary internal combustion engine |
RU2159334C1 (en) * | 1999-03-23 | 2000-11-20 | Иванов Евгений Петрович | Rotary engine |
RU2251620C1 (en) * | 2003-09-01 | 2005-05-10 | Закрытое акционерное общество "Дженерал Телеком" | Rotary piston machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6739307B2 (en) | Internal combustion engine and method | |
US3855977A (en) | Rotary internal-combustion engine | |
US3256866A (en) | Internal combustion engine | |
US4437441A (en) | Rotary alternating piston gas generator | |
US1456479A (en) | Combined internal-combustion and turbine engine | |
US5220893A (en) | Rotary internal combustion engine | |
KR20010031930A (en) | Radial motor/pump | |
US4316439A (en) | Rotary engine with internal or external pressure cycle | |
RU2472017C2 (en) | Rotary engine | |
US5709088A (en) | Engine | |
JPS5914612B2 (en) | rotary engine | |
RU2783737C1 (en) | Rotary piston engine finca | |
US7621254B2 (en) | Internal combustion engine with toroidal cylinders | |
WO2024005667A1 (en) | Rotary-piston engine | |
WO2004072441A1 (en) | Engine with rotary cylinder block and reciprocating pistons | |
US20130118445A1 (en) | Rotary piston engine | |
JPH08177511A (en) | Cam type engine | |
RU2135795C1 (en) | Internal combustion engine | |
CN1080690A (en) | Composite multi-channel rotary internal combustion engine | |
RU41087U1 (en) | ROTARY ENGINE | |
WO2003058037A1 (en) | Rotary piston internal combustion engine | |
JPH11173157A (en) | Super-rotary engine | |
WO2008087554A2 (en) | Two-stroke opposite radial rotary-piston engine | |
JPS5951131A (en) | Rotary piston engine | |
JPS5865935A (en) | Rotary piston engine |