RU2239709C1 - Rotary internal combustion engine - Google Patents
Rotary internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239709C1 RU2239709C1 RU2003102884/06A RU2003102884A RU2239709C1 RU 2239709 C1 RU2239709 C1 RU 2239709C1 RU 2003102884/06 A RU2003102884/06 A RU 2003102884/06A RU 2003102884 A RU2003102884 A RU 2003102884A RU 2239709 C1 RU2239709 C1 RU 2239709C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- fuel
- center
- movement
- chamber
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания с вращающимися рабочими органами, и может быть использовано в энергетическом машиностроении в качестве гидродвигателя, насоса и двигателя внутреннего сгорания на водном и сухопутном транспорте.The invention relates to the field of engine manufacturing, namely to piston internal combustion engines with rotating working bodies, and can be used in power engineering as a hydraulic motor, pump and internal combustion engine in water and land transport.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с рабочей поверхностью, образованной движением центра части окружности по направляющему контуру, состоящему из двух полуокружностей, сопряженных параллельными прямыми, образующему тороидально-цилиндрическую поверхность, или в виде поверхности, образованной движением центра части окружности по направляющей - эллипсу, или в виде поверхности, образованной движением части окружности по направляющей - овалу Кассини с соотношением:Known rotary internal combustion engine containing a housing with a working surface formed by the movement of the center of the circumference along a guide contour consisting of two semicircles conjugated by parallel lines forming a toroidal cylindrical surface, or in the form of a surface formed by the movement of the center of the circumference along the guide - an ellipse , or in the form of a surface formed by the movement of a part of a circle along a guide — the Cassini oval with the ratio:
где а - постоянная величина;where a is a constant value;
с - расстояние центра овала Кассини до его фокуса (см. PU 2118467 С1, М.кл. 6 F 02 В 53/00).c is the distance of the center of the Cassini oval to its focus (see PU 2118467 C1, M.cl. 6 F 02 B 53/00).
Известный роторный двигатель внутреннего сгорания имеет следующие недостатки.Known rotary internal combustion engine has the following disadvantages.
Возможность потери части заряда при нанесении пленки на поверхность ротора. В результате перераспределения заряда относительно верхней рабочей поверхности ротора и полостей под поршнем (мертвое пространство), так как невозможно осуществить горение топлива даже при наличии достаточного количества кислорода.The possibility of losing part of the charge when applying the film to the surface of the rotor. As a result of the redistribution of charge relative to the upper working surface of the rotor and the cavities under the piston (dead space), since it is impossible to carry out fuel combustion even if there is a sufficient amount of oxygen.
Другим недостатком известного роторного двигателя является зависимость способа нанесения пленки от рабочего положения двигателя. При вертикальном положении двигателя нанесенная на поверхность ротора пленка топлива при разных режимах работы двигателя может сползать с поверхности ротора и попадать в мертвую зону под поршень, что будет приводить существенно к неполноте сгорания топлива и таким образом снижать мощность двигателя и его удельные экономические и весогабаритные показатели.Another disadvantage of the known rotary engine is the dependence of the method of applying the film on the operating position of the engine. In the vertical position of the engine, a film of fuel deposited on the surface of the rotor under different engine operating conditions can crawl from the surface of the rotor and fall into the dead zone under the piston, which will lead to substantially incomplete combustion of the fuel and thus reduce engine power and its specific economic and weight and size characteristics.
Кроме того, возможен длительный по времени период индукции -подготовка топлива к воспламенению, что также приводит к существенному снижению топливной экономичности и удельных показателей двигателя в результате переноса процесса сгорания в сектор расширения.In addition, a long induction period is possible — the preparation of fuel for ignition, which also leads to a significant decrease in fuel economy and specific engine performance as a result of the transfer of the combustion process to the expansion sector.
Создание роторного двигателя внутреннего сгорания с повышенной мощностью, топливной экономичностью и более высокими удельными весогабаритными показателями двигателя является задачей, на решение которой направлено данное изобретение.The creation of a rotary internal combustion engine with increased power, fuel efficiency and higher specific weight and dimensions of the engine is the problem to which this invention is directed.
Сущность изобретения заключается в том, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с рабочей поверхностью, образованной движением центра части окружности по направляющему контуру, состоящему из двух полуокружностей, сопряженных параллельными прямыми, образующему тороидально-цилиндрическую поверхность, или в виде поверхности, образованной движением центра части окружности по направляющей - эллипсу, или в виде поверхности, образованной движением части окружности по направляющей - овалу Кассини с соотношением где а -постоянная величина, с - расстояние центра овала Кассини до его фокуса, в секторе расширения в корпусе двигателя выполнена камера подготовки топлива, объем которой составляет 2-20% от объема рабочей камеры при максимальном сжатии.The essence of the invention lies in the fact that in a rotary internal combustion engine containing a housing with a working surface formed by the movement of the center of the circumference along a guiding contour consisting of two semicircles conjugated by parallel lines forming a toroidal cylindrical surface, or in the form of a surface formed by movement the center of the circle part along the guide — an ellipse, or in the form of a surface formed by the movement of a part of the circle along the guide — the Cassini oval with the ratio where a is a constant value, c is the distance of the center of the Cassini oval to its focus, in the expansion sector in the engine housing a fuel preparation chamber is made, the volume of which is 2-20% of the volume of the working chamber at maximum compression.
Наличие камеры подготовки топлива в корпусе двигателя, в которую производится впрыск цикловой порции топлива, обеспечивает одновременность подготовки к самовоспламенению всей цикловой порции топлива и мягкий характер сгорания при последовательном контакте подготовленного топлива в камере со свежим горячим воздухом по мере продвижения рабочей камеры относительно выпускного канала. Камера подготовки топлива обеспечивает компактность заряда и лучшее использование всей цикловой порции топлива без потерь в мертвое пространство. Камера подготовки топлива, выполненная в корпусе двигателя, гомогенизирует, то есть создает однородную структуру впрыснутой цикловой порции, состоящей из огромного количества мельчайших однородных капель топлива, проходящих ускоренно подготовку к самовоспламенению. Очень быстро совершается процесс активации каждой капли, то есть разрыв молекул, благодаря чему в дальнейшем обеспечивается полнота сгорания топлива.The presence of a fuel preparation chamber in the engine casing, into which a cyclic portion of fuel is injected, provides simultaneous preparation for self-ignition of the entire cyclic portion of fuel and the soft nature of combustion during successive contact of the prepared fuel in the chamber with fresh hot air as the working chamber moves relative to the exhaust channel. The fuel preparation chamber provides a compact charge and better use of the entire cyclic portion of fuel without loss of dead space. The fuel preparation chamber, made in the engine housing, homogenizes, that is, creates a homogeneous structure of the injected cyclic portion, consisting of a huge number of tiny homogeneous droplets of fuel that undergo accelerated preparation for self-ignition. The activation process of each droplet takes place very quickly, that is, the breakdown of molecules, due to which the completeness of fuel combustion is further ensured.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где наThe invention is illustrated by drawings, where
фиг.1 изображен общий вид двигателя с тороидально-цилиндрической рабочей поверхностью;figure 1 shows a General view of the engine with a toroidal-cylindrical working surface;
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 - section aa in figure 1;
фиг.3 - положение рабочей камеры перед началом впрыска топлива с углом θ=10-20° относительно вертикальной линии;figure 3 - position of the working chamber before starting fuel injection with an angle θ = 10-20 ° relative to the vertical line;
фиг.4 - положение рабочей камеры в момент завершения подготовки топлива к самовоспламенению и сообщение камеры подготовки топлива с рабочей камерой;figure 4 - the position of the working chamber at the time of completion of the preparation of fuel for self-ignition and the message of the chamber of the fuel preparation with the working chamber;
фиг.5 - положение рабочей камеры относительно камеры подготовки топлива в момент ее продувки свежим воздухом;5 - the position of the working chamber relative to the fuel preparation chamber at the time of its purge with fresh air;
фиг.6 - схема роторного двигателя с линейчатой рабочей поверхностью, выполненной по образующей - эллипсу;6 is a diagram of a rotary engine with a ruled working surface, made along a generatrix - an ellipse;
фиг.7 - схема роторного двигателя с линейчатой поверхностью, выполненной по образующей - овалу Кассини.Fig.7 is a diagram of a rotary engine with a ruled surface made along a generatrix - Cassini oval.
Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1, имеющий секторы всасывания 2, сжатия 3, расширения 4 и выпуска 5, окна впуска 6 и выпуска 7, ротор 8 с расположенными в пазах ползунами 9, шарнирно связанными с поршнями 10, камеру 11 подготовки топлива с форсункой 12, расположенную в корпусе 1 двигателя в секторе расширения 4. Рабочая камера 13 ограничена между поверхностью ротора 8 и линейчатой рабочей поверхностью 14 корпуса 1. Линейчатая рабочая поверхность 14 выполнена в виде поверхности, образованной движением центра части окружности по направляющему контуру 15, состоящему из двух полуокружностей, сопряженных параллельными прямыми, образующими тороидально-цилиндрическую поверхность, или в виде поверхности, образованной движениями центра части окружности по направляющей - эллипсу, или в виде поверхности, образованной движением части окружности по направляющей - овалу Кассини с соотношением где а -постоянная величина; с - расстояние центра овала Кассини до его фокусов.The rotary internal combustion engine comprises a
Работу двигателя рассмотрим на примере рабочего цикла рабочей камеры 13, образованной между поверхностью ротора 8 и линейчатой рабочей поверхностью 14 корпуса 1, выполненной в виде поверхности, образованной движением центра части окружности по направляющему контуру 15, состоящему из двух полуокружностей, сопряженных параллельными прямыми, образующему тороидально-цилиндрическую поверхность. При вращении ротора 8 через впускной канал 6 в сектора всасывания 13 в результате разряжения в рабочую камеру 13 поступает свежий воздух, который сжимается при перемещении рабочей камеры 13 в сектор сжатия 3, где поступивший свежий воздух сжимается с максимальной степенью сжатия, нагреваясь до высоких температур. Процесс смесеобразования и сгорания в рабочей камере 13 осуществляется следующим образом. При положении рабочей камеры 13 в секторе сжатия 3, когда средняя линия рабочей камеры 13 относительно вертикальной линии (θ) составит 10...20°, форсункой 12 впрыскивается топливо в камеру 11 подготовки топлива, находящуюся в корпусе 1 двигателя. При впрыске топливо перемешивается с горячим воздухом и остаточными газами, образуя рабочую смесь. Топливо проходит период индукции (нагревается и испаряется, т.е. подготавливается к самовоспламенению). Стенки камеры 11 подготовки топлива теплоизолированы от корпуса 1 и имеют в среднем за рабочий цикл температуру 350-450°С.Let us consider the operation of the engine by the example of the working cycle of the working
Впрыснутое топливо не воспламеняется, а проходит стадию подготовки к самовоспламенению, т.е. нагревается, испаряется, активизируется, но не воспламеняется из-за отсутствия достаточного количества кислорода. За период индукции поршень 10 проходит камеру 11 подготовки топлива к самовоспламенению и в момент сообщения камеры 11 подготовки топлива с рабочей камерой 14 топливо воспламеняется, т.к. в этот момент происходит перемешивание активной гомогенизированной массы топлива с кислородом нагретого воздуха. Давление и температура повышается, горящая масса рабочего тела вырывается в рабочую камеру 13 последовательно по мере продвижения ее и перемешивания рабочего тела со свежим горячим воздухом. При этом увеличивается скорость и полнота сгорания топлива. Повышается давление газа на выступающую поверхность ползуна 9, возникает крутящийся момент на валу двигателя, и рабочие процессы осуществляются в каждой камере от 4-х до 24-х рабочих камер 13 за один оборот ротора 8.The injected fuel does not ignite, but goes through the stage of preparation for self-ignition, i.e. Heats up, evaporates, activates, but does not ignite due to the lack of sufficient oxygen. During the induction period, the
Аналогичным образом работает двигатель внутреннего сгорания с линейчатой рабочей поверхностью, выполненной в виде поверхности, образованной движением центра части окружности по направляющей - эллипсу 16, или с линейчатой рабочей поверхностью, выполненной в виде поверхности, образованной движением центра части окружности по направляющей - овалу Кассини с соотношением где а -постоянная величина, с -расстояние центра овала Кассини до его фокусов.Similarly, an internal combustion engine with a ruled working surface made in the form of a surface formed by the movement of the center of the circle along the guide -
Выполнение камеры подготовки топлива в корпусе двигателя в секторе расширения позволяет впрыскивать топливо в широком диапазоне изменения угла начала впрыска топлива, что очень важно при установлении оптимальной величины этого угла при эксперименте работы двигателя в различных режимах - скоростном и нагрузочном режимах. Объем камеры подготовки топлива не влияет на снижение величины степени сжатия, т.к. она расположена в корпусе (вне рабочей камеры) в момент максимального сжатия. Камера подготовки топлива, расположенная в корпусе двигателя, концентрирует в себе цикловую порцию топлива, подготавливая ее к самовоспламенению, формирует гомогенизированный состав рабочего тела (одинаковые по величине мелкие капли топлива с размером 5...10 мкм к началу самовоспламенения). Выбранная величина объема камеры подготовки топлива 2...20% от объема рабочей камеры при максимальном сжатии является оптимальной с точки зрения эффективного использования ее при подготовке топлива к самовоспламенению и достижения при этом минимальной величины коэффициента остаточных газов в рабочем теле.The execution of the fuel preparation chamber in the engine housing in the expansion sector allows fuel to be injected over a wide range of changes in the angle of start of fuel injection, which is very important when establishing the optimal value of this angle during the experiment in which the engine operates in various modes - speed and load modes. The volume of the fuel preparation chamber does not affect the decrease in the compression ratio, since it is located in the housing (outside the working chamber) at the time of maximum compression. The fuel preparation chamber, located in the engine housing, concentrates a cyclic portion of fuel in itself, preparing it for self-ignition, forms a homogenized composition of the working fluid (small droplets of fuel of the same size with a size of 5 ... 10 μm to the beginning of self-ignition). The selected value of the volume of the fuel preparation chamber 2 ... 20% of the volume of the working chamber at maximum compression is optimal from the point of view of its effective use in preparing fuel for self-ignition and at the same time achieving the minimum value of the coefficient of residual gases in the working fluid.
Выполнение камеры подготовки топлива объемом ниже 2% от объема рабочей камеры при максимальном сжатии является не эффективной с точки зрения подготовки топлива к самовоспламенению - существенно увеличивается время на подготовку топлива, что приведет к позднему самовоспламенению топлива при значительном угле поворота ротора в секторе расширения, что приводит к значительным тепловым потерям в систему охлаждения. Выполнение камеры подготовки топлива объемом более 20% от объема рабочей камеры при максимальном сжатии приводит к увеличению коэффициента остаточных газов и ухудшению процесса сгорания топлива, растяжке процесса сгорания. Такое выполнение роторного двигателя обеспечивает лучшее использование всей цикловой порции топлива без потерь в мертвое пространство под поршнем, что повышает мощность, экономичность и удельные весогабаритные показатели двигателя.The implementation of the fuel preparation chamber with a volume below 2% of the working chamber volume at maximum compression is not effective from the point of view of preparing the fuel for self-ignition - the fuel preparation time is significantly increased, which will lead to late self-ignition of the fuel with a significant angle of rotation of the rotor in the expansion sector, which leads to significant heat loss to the cooling system. The implementation of the fuel preparation chamber with a volume of more than 20% of the volume of the working chamber with maximum compression leads to an increase in the coefficient of residual gases and deterioration of the combustion process, stretching the combustion process. This embodiment of the rotary engine provides the best use of the entire cyclic portion of the fuel without loss in the dead space under the piston, which increases the power, efficiency and specific weight and size of the engine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003102884/06A RU2239709C1 (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Rotary internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003102884/06A RU2239709C1 (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Rotary internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2239709C1 true RU2239709C1 (en) | 2004-11-10 |
| RU2003102884A RU2003102884A (en) | 2005-01-27 |
Family
ID=34310349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003102884/06A RU2239709C1 (en) | 2003-01-31 | 2003-01-31 | Rotary internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2239709C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1970004A (en) * | 1931-12-26 | 1934-08-14 | Philip A Friedell | Internal combustion engine |
| GB1107081A (en) * | 1964-05-29 | 1968-03-20 | Renault | Improvements in diesel rotary-piston engines |
| RU2099556C1 (en) * | 1994-11-01 | 1997-12-20 | Андрей Геннадьевич Курочкин | Rotor engine |
| RU2118467C1 (en) * | 1996-10-01 | 1998-08-27 | Роберт Аветисович Григорьянц | Rotary internal-combustion engine |
-
2003
- 2003-01-31 RU RU2003102884/06A patent/RU2239709C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1970004A (en) * | 1931-12-26 | 1934-08-14 | Philip A Friedell | Internal combustion engine |
| GB1107081A (en) * | 1964-05-29 | 1968-03-20 | Renault | Improvements in diesel rotary-piston engines |
| RU2099556C1 (en) * | 1994-11-01 | 1997-12-20 | Андрей Геннадьевич Курочкин | Rotor engine |
| RU2118467C1 (en) * | 1996-10-01 | 1998-08-27 | Роберт Аветисович Григорьянц | Rotary internal-combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003102884A (en) | 2005-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2178090C2 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
| KR102581717B1 (en) | Valve-controlled ignition prechamber | |
| US20090314005A1 (en) | Piston engine systems and methods | |
| JP2011530044A (en) | Equal volume heat addition engine and method | |
| JP2017078426A (en) | High-pressure stratification and spark ignition device for internal combustion engine | |
| US3842808A (en) | Regenerative steam ignition internal combustion engine | |
| CN218991739U (en) | engine and vehicle | |
| RU2373408C2 (en) | Method of operating thermal engine and its design | |
| US6318335B2 (en) | Operating method of an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine | |
| JPH10252512A (en) | Compression ignition type internal combustion engine | |
| RU2239709C1 (en) | Rotary internal combustion engine | |
| RU2685175C1 (en) | Rotary detonation internal combustion engine | |
| RU2028476C1 (en) | Rotor-blade internal combustion engine | |
| KR101866558B1 (en) | Six Cycle Rotary Engine | |
| US4487179A (en) | Internal combustion engine | |
| RU2118467C1 (en) | Rotary internal-combustion engine | |
| KR20010041930A (en) | High power density, diesel engine | |
| CN107587936B (en) | Eccentric rotor engine and combustion work-doing method thereof | |
| JP2003097305A (en) | Internal combustion engine provided with opposed primary and secondary pistons | |
| JPH04209933A (en) | Piston type engine | |
| RU2239715C1 (en) | Rotary-piston internal combustion engine | |
| RU2078963C1 (en) | Paired two-four stroke engine | |
| RU2119073C1 (en) | Method of operation and design of six stroke internal combustion engine (design versions) | |
| RU2351779C2 (en) | Method of thermal engine operation and thermal engine | |
| RU2768129C1 (en) | Method for operation of the internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090201 |