[go: up one dir, main page]

RU2018002C1 - Rotor-piston engine - Google Patents

Rotor-piston engine Download PDF

Info

Publication number
RU2018002C1
RU2018002C1 SU4757765A RU2018002C1 RU 2018002 C1 RU2018002 C1 RU 2018002C1 SU 4757765 A SU4757765 A SU 4757765A RU 2018002 C1 RU2018002 C1 RU 2018002C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
engine
piston
pistons
stator
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Миронович Кучерук
Original Assignee
Иван Миронович Кучерук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иван Миронович Кучерук filed Critical Иван Миронович Кучерук
Priority to SU4757765 priority Critical patent/RU2018002C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2018002C1 publication Critical patent/RU2018002C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: case 5 of the engine is provided with curved guide 10 and rotor 1 with cylinders wherein pistons 8 with rollers 9 are received. The rollers are in contact with double-arm lever. An axle of the lever is spring- loaded. EFFECT: enhanced efficiency. 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению. Роторно-поршневой двигатель с расположением поршней параллельно оси вращения ротора имеет синусоидальную направляющую. Далее в тексте будет называться синус ДВС. The invention relates to mechanical engineering. The rotary piston engine with the arrangement of the pistons parallel to the axis of rotation of the rotor has a sinusoidal guide. Further in the text the ICE sine will be called.

ДВС может применятся как энергетическая установка на транспортных средствах (автомобиль, самолет, мотоцикл и т.д.), а также на стационарных установках (дизельэлектростанции, водоподающие устройства и т.д.). ICE can be used as a power plant in vehicles (car, plane, motorcycle, etc.), as well as in stationary installations (diesel power plants, water supply devices, etc.).

ДВС наиболее применим на легковом автомобиле. ICE is most applicable in a car.

Известные двигатели внутреннего сгорания имеют большой вес на единицу мощности и соответственно большую металлоемкость при изготовлении, малый ресурс, сложную конструкцию, высокую стоимость изготовления, не универсальны в применении, не имеют возможности реверса, модульности (возможности соединения двигателей в цепь для получения большей мощности), не трансформируют крутящий момент (требуют дополнительного редуктора), не имеют возможности рекуперировать энергию без перемещения поршней. Из-за больших инерционных нагрузок скорость вращения на выходном вале ограничена. У роторных двигателей Ванкеля не решается проблема уплотнения газового стыка и повышенного расхода масла, но данный двигатель имеет относительно высокий КПД за счет того, что топливо сгорает в закрытом объеме (замкнутом пространстве). Famous internal combustion engines have a large weight per unit of power and, accordingly, a large metal consumption in the manufacture, small resource, complex structure, high manufacturing cost, are not universal in use, do not have the possibility of reverse, modularity (the possibility of connecting the engines into a circuit to obtain more power), do not transform torque (require an additional gearbox), do not have the ability to recover energy without moving the pistons. Due to the large inertial loads, the rotation speed on the output shaft is limited. Wankel rotary engines do not solve the problem of gas joint sealing and increased oil consumption, but this engine has a relatively high efficiency due to the fact that the fuel burns in a closed volume (enclosed space).

У роторно-поршневых ДВС с оксиальным расположением поршней главным недостатком является выкрашивание рабочих поверхностей криволинейных направляющих. In rotary-piston internal combustion engines with an axial arrangement of pistons, the main drawback is the chipping of the working surfaces of curved guides.

Газовые турбины имеют малый вес на единицу мощности, но меньший КПД, и поэтому больший расход топлива на единицу мощности. Gas turbines have a low weight per unit of power, but less efficiency, and therefore greater fuel consumption per unit of power.

Прототипом предлагаемого ДВС выбран роторно-поршневой двигатель с оксиальным расположением поршней (патент США N 4023542, кл. 123-58, 1977). The prototype of the proposed internal combustion engine is a rotary piston engine with an axial arrangement of pistons (US patent N 4023542, CL 123-58, 1977).

В данном двигателе поршни перемещаются параллельно оси вращения корпуса, через шток и ролики опираются на криволинейную поверхность неподвижного трека, боковым усилием поворачивают корпус относительно трека. На треке имеется паз, который своими выступами обеспечивает движение поршней в обратном направлении относительно выступов. Данная компоновка позволяет при тщательной доработке получить показатели, близкие в ДВС с кривошипно-шатунным механизмом. In this engine, the pistons move parallel to the axis of rotation of the body, through the rod and rollers rely on the curved surface of the stationary track, with a lateral force they rotate the body relative to the track. There is a groove on the track, which with its protrusions allows the pistons to move in the opposite direction relative to the protrusions. This arrangement allows, with careful refinement, to obtain indicators similar to those in ICEs with a crank mechanism.

Прототип имеет следующие недостатки:
большой удельный вес на единицу мощности, большие габариты (требуется разместить газораспределительный механизм и прочие вспомогательные агрегаты);
данный двигатель сложен в изготовлении (точная подгонка, подводящие, отводящие каналы в теле корпуса, фиксация трека, отбор мощности от вращающегося корпуса и его крепление и т.д.);
ресурс такого двигателя низок из-за того, что ударные нагрузки рабочего хода не аммортизируются, а полностью воспринимаются рабочей поверхностью трека, что приводит к его быстрому (катастрофическому) выкрашиванию, нет плавности хода;
ролики имеют малый диаметр, поэтому удельные нагрузки на рабочую поверхность многократно увеличены, что усугубляет недостаток, указанный в пункте 1;
обеспечение реверса затруднено, модульность невозможна из-за одностороннего вывода, скорость вращения ограничена по причине резкости хода;
пазы, выполненные в треке, исключают свободное вращение подвижных частей без применения поршня, а это приводит к дополнительному неизбежному износу колец, поршней, зеркала цилиндров, требуют при заводке большого крутящего момента;
в двигателе нет устройства, компенсирующего тепловой зазор, зазор, образующийся в результате износа направляющей трека и ролика, что приводит к шумности его работы и интенсивному износу.
The prototype has the following disadvantages:
large specific gravity per unit of power, large dimensions (it is required to place a gas distribution mechanism and other auxiliary units);
this engine is difficult to manufacture (precise fitting, inlet, outlet channels in the body of the body, track fixation, power take-off from the rotating body and its fastening, etc.);
the resource of such an engine is low due to the fact that the shock loads of the working stroke are not amortized, but are completely perceived by the working surface of the track, which leads to its quick (catastrophic) chipping, there is no smoothness of travel;
the rollers have a small diameter, so the specific loads on the working surface are many times increased, which exacerbates the disadvantage specified in paragraph 1;
ensuring reverse is difficult, modularity is impossible due to one-way output, rotation speed is limited due to the sharpness of the stroke;
grooves made in the track exclude free rotation of the moving parts without the use of a piston, and this leads to additional inevitable wear of rings, pistons, cylinder mirrors, require a lot of torque when starting up;
the engine does not have a device that compensates for the thermal gap, the gap formed as a result of wear of the track guide and the roller, which leads to noise of its work and intensive wear.

Цель изобретения - сконструировать ДВС, имеющий экономичность кривошипно-шатунного поршневого двигателя и малый вес на единицу мощности газовой турбины, обладающий дополнительными положительными качествами: модульностью, реверсивностью, рекуперативностью вращательного движения, способностью трансформировать крутящий момент, имеющий большой диапазон регулирования скорости вращения. The purpose of the invention is to design an internal combustion engine having the cost-effectiveness of a crank piston engine and low weight per gas turbine power unit, which has additional positive qualities: modularity, reversibility, recuperativeness of rotational motion, the ability to transform torque, which has a large range of speed control.

Предлагаемый ДВС (фиг. 1) состоит из ротора 1, в передней (левой) части которого установлена стопорная пружина 2, распорное кольцо 3 и сальник 4, обеспечивающий фиксацию ротора от осевых перемещений и уплотнение стыка между ротором 1 и статором 5. The proposed internal combustion engine (Fig. 1) consists of a rotor 1, in the front (left) part of which a lock spring 2, a spacer ring 3 and an oil seal 4 are installed, which ensures the fixation of the rotor from axial movements and the seal of the joint between rotor 1 and stator 5.

В роторе выполнено внутреннее наклонное отверстие для установки свечи 6. Аналогично поршневому двигателю поршневой палец 7 устанавливается в поршне 8. На пальце 7 располагается рабочее колесо 9, которое постоянно находится в контакте с криволинейной (синусоидальной) рабочей поверхностью статора 10. Прокладка 11 крышки 12 обеспечивает герметичность по периметру статора в задней (правой) части. Распорное кольцо 13, подшипник, шайба 14 и стопорное кольцо обеспечивают фиксацию ротора от осевого перемещения в задней части. Крышка 12 крепится к статору гаечно-болтовым соединением 16, 17. In the rotor there is an internal inclined hole for installing the candle 6. Similarly to the piston engine, the piston pin 7 is installed in the piston 8. On the finger 7 there is an impeller 9, which is constantly in contact with the curved (sinusoidal) working surface of the stator 10. The gasket 11 of the cover 12 provides tightness around the perimeter of the stator in the rear (right) part. The spacer ring 13, the bearing, the washer 14 and the circlip lock the rotor against axial movement in the rear. The cover 12 is attached to the stator with a screw-bolt connection 16, 17.

Поршневые пальцы 7 (фиг. 2), через винты крепления 18 попарно - последовательно по кругу соединены двуплечими рычагами 19, качающимися на осях 20. Для газораспределения имеются продувочные окна ротора 21, выпускное окно 22 и впускное окно 23 статора. The piston fingers 7 (Fig. 2), through the fastening screws 18, are pairwise - sequentially connected in a circle by two-arm levers 19, swinging on the axes 20. For gas distribution there are purge windows of the rotor 21, an outlet window 22 and an inlet window 23 of the stator.

Двуплечий рычаг 19 (фиг. 3) имеет прорези 24 на концах рычага для предоставления возможности пальцу поршня 7 свободно перемещаться параллельно оси двигателя. Для обеспечения (свободного) рекуперативного вращения (наката) предлагается вариант подрессоривания коромысла пружиной 25, которая имеет двойное предназначение. Во-первых пружина удерживает оба рабочих колеса 9 в постоянном контакте с рабочей поверхностью статора 10, компенсируя зазор от износа и теплового расширения. Во-вторых, она является возвратной для рычага 26 (фиг. 4), который под воздействием упорного подшипника 27 обеспечивает при поворачивании вокруг оси 27 отключение поршней от направляющей. The two-arm lever 19 (Fig. 3) has slots 24 at the ends of the lever to allow the piston finger 7 to move freely parallel to the axis of the engine. To ensure (free) regenerative rotation (rolling), an option is proposed for spring suspension of the rocker arm with a spring 25, which has a dual purpose. Firstly, the spring holds both impellers 9 in constant contact with the working surface of the stator 10, compensating for the gap from wear and thermal expansion. Secondly, it is returnable for the lever 26 (Fig. 4), which, under the influence of the thrust bearing 27, ensures, when turning around the axis 27, the pistons are disconnected from the guide.

Двигатель выполнен на подшипниках скольжения 13 (фиг. 1), затяжка которых регулируется снятием и постановкой регулировочных пластин 11 (фиг. 1). Герметичность внутренней полости двигателя от утечки масла обеспечивается сальниками 4 и 14. Герметичность ротора по периметру достигается плотной посадкой ротора на статор, маслосгонной резьбой на роторе, а также сальниковыми уплотнениями на статоре. The engine is made on sliding bearings 13 (Fig. 1), the tightening of which is regulated by the removal and setting of the adjusting plates 11 (Fig. 1). The tightness of the internal cavity of the engine from oil leakage is ensured by the seals 4 and 14. The tightness of the rotor around the perimeter is achieved by tightly fitting the rotor onto the stator, oil-lubricating thread on the rotor, as well as stuffing box seals on the stator.

Двуплечий рычаг обеспечивает движение поршня при такте впуска, а также для смягчения ударной нагрузки при такте рабочий ход, передавая нагрузку частично на поршень противоположного конца коромысла и на пружину 25 (фиг. 4). The two-armed lever provides movement of the piston during the intake stroke, and also to mitigate the shock load during the stroke working stroke, transferring the load partially to the piston of the opposite end of the rocker arm and to the spring 25 (Fig. 4).

Смазка всех деталей производится окунанием в масляную ванну, а также разбрызгиванием. Двигатель можно выполнять как дизельным с внутренним смесеобразованием, так и карбюраторным с внешним смесеобразованием. Причем в последнем случае запальная свеча 6 (фиг. 1) располагается внутри ротора. All parts are lubricated by dipping in an oil bath, as well as by spraying. The engine can be performed both diesel with internal mixture formation, and carburetor with external mixture formation. Moreover, in the latter case, the glow plug 6 (Fig. 1) is located inside the rotor.

Охлаждение воздушное или жидкостное. Air or liquid cooling.

Реверс можно производить, изменяя опережение зажигания или впрыска, соединяя несколько двигателей последовательно роторами, достигается увеличение мощности модуля. Reverse can be done by changing the timing of ignition or injection, connecting several engines in series with rotors, an increase in module power is achieved.

Описание порядка работы двигателя. Description of engine operation.

При запуске (стартером) поршень 8 (фиг. 1) находится в крайнем левом положении. Горючая смесь над днищем поршня сжата. За счет искрового разряда свечи 6 (фиг. 1) смесь воспламенится, оттеснит поршень в правую сторону. При этом ролик 9 (фиг. 1) покатится по синусоидальной направляющей (рабочий ход). Сила энергии газа повернет ротор на 1/16 оборота против хода часовой стрелки на фиг. 2. Связанный с ним двуплечим рычагом 19 (фиг. 2) следующий поршень будет двигаться влево (фиг. 1), сжимая смесь (сжатие). Одновременно следующая пара поршней придет в движение. Причем очередной поршень пойдет вправо, открывая впускное продувочное окно 21 (фиг. 2, Впуск). (Поршень показан в момент перекрытия продувочных окон впуска и выпуска). Движение поршня вправо произойдет из-за движения поворота двуплечего рычага, так как связанный с ним поршень будет перемещаться влево, потому что ролик последнего поршня обкатывает выступ синусоидальной направляющей. Последний поршень идет справа налево. Впускное окно 21 (фиг. 2) ротора находится напротив канала выпуска, через который происходит выпуск отработанных газов (Выпуск). Прослеживая в обратном порядке описание работы двигателя (впуск, выпуск, рабочий ход, сжатие), очевиден полный цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. When starting (starter), the piston 8 (Fig. 1) is in the extreme left position. The combustible mixture above the piston head is compressed. Due to the spark discharge of the candle 6 (Fig. 1), the mixture ignites and pushes the piston to the right side. In this case, the roller 9 (Fig. 1) rolls along a sinusoidal guide (working stroke). The gas energy force will rotate the rotor 1/16 turn counterclockwise in FIG. 2. Associated with the two-arm lever 19 (Fig. 2), the next piston will move to the left (Fig. 1), compressing the mixture (compression). At the same time, the next pair of pistons will move. Moreover, the next piston will go to the right, opening the inlet purge window 21 (Fig. 2, Inlet). (The piston is shown at the moment of closing the purge windows of the intake and exhaust). The movement of the piston to the right will occur due to the movement of rotation of the two shoulders of the lever, as the piston associated with it will move to the left, because the roller of the last piston rolls around the protrusion of the sinusoidal guide. The last piston goes from right to left. The inlet window 21 (Fig. 2) of the rotor is located opposite the exhaust channel, through which the exhaust gases (Exhaust). Tracing the description of the engine's operation in the reverse order (intake, exhaust, stroke, compression), the full cycle of the four-stroke internal combustion engine is obvious.

На фиг. 4 и 5 приняты обозначения: Δ1 - Δ2 - зазоры, компенсирующие смещение коромысла при работе; Δ3 - зазор, компенсирующий износ направляющей и ролика, температурные расширения.In FIG. 4 and 5, the designations are accepted: Δ 1 - Δ 2 - gaps that compensate for the shift of the rocker arm during operation; Δ 3 - the gap compensating for wear of the guide and the roller, thermal expansion.

Отличительные (от прототипа) признаки. Описанный двигатель отличается от прототипа тем, что поршни данного двигателя соединяются между собой попарно (последовательно по кругу) коромыслом, которое имеет возможность перемещаться относительно пальца поршня по касательной к окружности пальца, статор неподвижен и кинематически не соединен с ротором (ротор имеет возможность свободно вращаться относительно статора). В известном решении поршни попарно коромыслом не соединены, корпус и ротор выполнены вместе. Distinctive (from the prototype) signs. The described engine differs from the prototype in that the pistons of this engine are interconnected in pairs (sequentially in a circle) by a rocker arm, which has the ability to move relative to the piston finger tangentially to the circumference of the finger, the stator is stationary and kinematically not connected to the rotor (the rotor is able to rotate freely relative to stator). In the known solution, the pistons are not connected in pairs by the beam, the housing and the rotor are made together.

В описанном двигателе ось коромысла соединена с пластиной (дополнительным рычагом) и через выжимной подшипник с выжимной муфтой, что позволяет рекуперировать движение без перемещения поршней. В известном решении такая задача не решается. In the described engine, the rocker arm axis is connected to the plate (additional lever) and through the release bearing with the release clutch, which allows the movement to be recovered without moving the pistons. In the known solution, such a problem is not solved.

В известном решении выпуск осуществляется не при помощи коромысла, а за счет того, что шток поршня через ролики удерживается выступами паза, выполненными в треке. Данные выступы делают невозможным переместить ролики от трека, т.е. обеспечить свободное вращение, накат. In the known solution, the release is not carried out using the rocker, but due to the fact that the piston rod through the rollers is held by the groove protrusions made in the track. These protrusions make it impossible to move the clips from the track, i.e. Provide free rotation.

Отсутствие компенсирующего приспособления, не позволяющего появляться зазору от износа и изменения температуры, в известном решении будет приводить к быстрому износу трека, главного признака, отличающего рассматриваемые ДВС от прочих аналогов. The absence of a compensating device that does not allow the gap to appear from wear and temperature changes in the known solution will lead to rapid wear of the track, the main feature that distinguishes the ICE from other analogues.

В описанном двигателе именно синусоидальная направляющая, с которой контактирует рабочее колесо, качающееся коромысло, соединяющее поршни попарно, амортизационная пружина, рабочее колесо на пальце поршня делают рабочий ход плавным. In the described engine, it is the sinusoidal guideway with which the impeller is in contact, the rocker arm connecting the pistons in pairs, the shock spring, the impeller on the piston pin make the working stroke smooth.

Упрощенная компановка, двухсторонний вывод подвижной части в описанном двигателе позволяют обеспечить модульность, а сочетание впускных и выпускных каналов в роторе и статоре обеспечивают газораспределение без дополнительных пластин и приводов, как это сделано в прототипе. Simplified layout, two-way output of the moving part in the described engine allow for modularity, and a combination of inlet and outlet channels in the rotor and stator provides gas distribution without additional plates and drives, as was done in the prototype.

Claims (1)

РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий неподвижный корпус с криволинейной направляющей, ротор с цилиндрами, оси которых параллельны оси ротора, поршни с элементами качения, контактирующими с направляющей, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, двигатель дополнительно снабжен двуплечими коромыслами, связывающими попарно поршни, причем оси коромысел подпружинены и связаны с рычагом управления, элементы качения выполнены в виде роликов, установленных на кольцах поршней, а криволинейная направляющая выполнена синусоидальной формы. A ROTOR-PISTON ENGINE containing a fixed housing with a curved guide, a rotor with cylinders whose axes are parallel to the axis of the rotor, pistons with rolling elements in contact with the guide, characterized in that, in order to increase reliability, the engine is additionally equipped with two-arm rockers connecting the pistons in pairs moreover, the axis of the rocker arm are spring-loaded and connected with the control lever, the rolling elements are made in the form of rollers mounted on the piston rings, and the curved guide is made sinusoidal oh form.
SU4757765 1989-11-09 1989-11-09 Rotor-piston engine RU2018002C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4757765 RU2018002C1 (en) 1989-11-09 1989-11-09 Rotor-piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4757765 RU2018002C1 (en) 1989-11-09 1989-11-09 Rotor-piston engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2018002C1 true RU2018002C1 (en) 1994-08-15

Family

ID=21478896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4757765 RU2018002C1 (en) 1989-11-09 1989-11-09 Rotor-piston engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2018002C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168035C2 (en) * 1994-12-02 2001-05-27 Эдванст Энджин Текнолоджи Пти Лтд Axial piston rotary engine
RU2278284C2 (en) * 2003-12-24 2006-06-20 Кучерук Иван Миронович Rotary piston internal combustion engine with pistons arranged parallel to axis of rotation of rotor
RU2413079C2 (en) * 2008-02-28 2011-02-27 Важинский Евгений Степанович INTERNAL COMBUSTION ENGINE BECa

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 3687117, кл. F 02B 57/00, 1972. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168035C2 (en) * 1994-12-02 2001-05-27 Эдванст Энджин Текнолоджи Пти Лтд Axial piston rotary engine
RU2278284C2 (en) * 2003-12-24 2006-06-20 Кучерук Иван Миронович Rotary piston internal combustion engine with pistons arranged parallel to axis of rotation of rotor
RU2413079C2 (en) * 2008-02-28 2011-02-27 Важинский Евгений Степанович INTERNAL COMBUSTION ENGINE BECa

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3943078B2 (en) Piston reciprocating engine with rotary cylinder
US4459945A (en) Cam controlled reciprocating piston device
KR100476362B1 (en) Opposed piston combustion engine
US4949685A (en) Internal combustion engine with rotary valves
US5743220A (en) Internal combustion engine with central chamber
US4419057A (en) Rotary piston motor
RU2018002C1 (en) Rotor-piston engine
US3587538A (en) Barrel type engine
US3987767A (en) Expansible chamber device
EP2310631A1 (en) Rotating internal combustion engine
RU2140000C1 (en) Internal combustion engine
KR950006214A (en) 4-cycle piston type internal combustion engine
JPS6243049B2 (en)
EA000883B1 (en) Rotary internal combustion engines
RU2013590C1 (en) Rotary internal combustion engine
US20050161016A1 (en) Rotary internal combustion engine with adjustable compression stroke
RU2278284C2 (en) Rotary piston internal combustion engine with pistons arranged parallel to axis of rotation of rotor
US4788952A (en) Rotary piston internal combustion engine
RU2168034C2 (en) Rotary piston engine
RU2033542C1 (en) Rotor-plunger internal combustion engine
RU2418180C1 (en) Rotary engine and cam shaft
RU2091596C1 (en) Rotary-piston internal combustion entire
RU2451801C2 (en) Two-axes rotary chamber ice
RU2539412C1 (en) Rotary two-chamber internal combustion engine
WO2014191781A1 (en) Rotary-piston internal combustion engine