RU2239714C1

RU2239714C1 - Rotary-piston internal combustion engine

Info

Publication number: RU2239714C1
Application number: RU2003119479/06A
Authority: RU
Inventors: нц Р.А. Григорь (RU); Р.А. Григорьянц; В.П. Харченко (RU); В.П. Харченко
Original assignee: Григорьянц Роберт Аветисович; Харченко Владимир Петрович
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2004-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: invention relates to internal combustion piston engines with rotary working members, and it can be used in power engineering industry, as hydraulic motor, pump and internal combustion engine in watercraft and road vehicles. Proposed engine has housing with internal working surface made in form of toroidal sectors, rotor with sliders fitted in its slots and hinge-connected with pistons, intake and exhaust ports. According to invention, centers of forming of toroidal sectors with larger and smaller radii are located, respectively, on vertical and horizontal axes of working surface of housing at equal distance from center of rotation of rotor.

EFFECT: improved reliability and increased service life.

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 building, 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 роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, описанный в патенте SU №1237780, м.кл. 4 F 02 B 55/00, содержащий корпус с внутренней рабочей поверхностью, выполненной в виде тороидальных секторов, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, окна впуска и выпуска.Known rotary piston internal combustion engine described in patent SU No. 1237780, mcl 4 F 02 B 55/00, comprising a housing with an internal working surface made in the form of toroidal sectors, a rotor with slides arranged in grooves pivotally connected to the pistons, intake and exhaust windows.

Внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена в виде двух равных по

тора секторов, состыкованных с двумя цилиндрическими поверхностями.The inner working surface of the housing is made in the form of two equal

torus of sectors docked with two cylindrical surfaces.

Такой контур создает знакопеременные ускорения и силы инерции на поршень и на ползун, что вызывает увеличение удельных давлений на внутреннюю рабочую поверхность двигателя.Such a circuit creates alternating accelerations and inertia forces on the piston and on the slider, which causes an increase in specific pressures on the internal working surface of the engine.

Кроме того, в данном двигателе потенциально снижается степень сжатия, так как выполнение рабочей поверхности корпуса в виде тороидально-цилиндрической, влечет за собой появление вредных объемов между корпусом и поршнем, снижающих эффективность использования как рабочих объемов, так и степени сжатия. Это приводит к снижению надежности, долговечности, топливной экономичности моторесурса.In addition, in this engine, the compression ratio is potentially reduced, since the execution of the working surface of the housing in the form of a toroidal-cylindrical, entails the appearance of harmful volumes between the housing and the piston, which reduce the efficiency of use of both working volumes and compression ratio. This leads to a decrease in reliability, durability, fuel efficiency of the motor resource.

Тороидально-цилиндрическая рабочая поверхность определяет геометрию беговой дорожки в виде двух конхоид - прямой и окружности. Выполнение такой геометрии требует дорогостоящих станков с ЧПУ (числовым программным управлением), что существенно усложняет и удорожает технологию изготовления, себестоимость двигателя.A toroidal-cylindrical working surface determines the geometry of the treadmill in the form of two conchoid - a straight line and a circle. Performing such geometry requires expensive CNC machines (numerical control), which significantly complicates and increases the cost of manufacturing technology, the cost of the engine.

Кроме того, конхоидальная геометрия беговой дорожки вызывает перекладку роликов ползуна. Ролики ползуна попеременно контактируют с поверхностями внутренней и внешней беговой дорожки. Это вызывает удары роликов и их износ, что снижает надежность, долговечность и моторесурс двигателя.In addition, the conchoidal geometry of the treadmill causes the roller of the slider to shift. Slider rollers alternately contact the surfaces of the inner and outer treadmills. This causes roller shocks and their wear, which reduces the reliability, durability and motor life of the engine.

Создание роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания более технологичным в изготовлении, не требующим специального оборудования, более надежным, долговечным, с повышенным моторесурсом, является задачей, на решение которой направлено данное изобретение.The creation of a rotary piston internal combustion engine that is more technologically advanced to manufacture, does not require special equipment, is more reliable, durable, with increased engine life, is the problem to which this invention is directed.

Сущность изобретения заключается в том, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с внутренней рабочей поверхностью, выполненной в виде тороидальных секторов, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, окна впуска и выпуска, центры образования тороидальных секторов с большим и меньшим радиусами образования расположены соответственно на вертикальной и горизонтальной осях рабочей поверхности корпуса на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора. Выполнение рабочей поверхности корпуса двигателя из тороидальных секторов разного радиуса (R₁ и R₂) создает выпуклый контур рабочей поверхности корпуса, что приводит к однозначным нагрузкам, не вызывающим перекладку роликов ползуна, а касающихся постоянно с внешней ветвью выпуклой беговой дорожки, и повышает степень сжатия за счет малой величины вредных объемов между рабочей поверхностью корпуса и поршнем.The essence of the invention lies in the fact that in a rotary piston internal combustion engine containing a housing with an internal working surface made in the form of toroidal sectors, a rotor with slider pivotally connected to the pistons located in the grooves, intake and exhaust windows, centers of formation of toroidal sectors with large and smaller radii of formation are located respectively on the vertical and horizontal axes of the working surface of the housing at the same distance from the center of rotation of the rotor. The execution of the working surface of the motor housing from toroidal sectors of different radii (R ₁ and R ₂ ) creates a convex contour of the working surface of the housing, which leads to unambiguous loads that do not cause the shift of the roller slider, but constantly touching the outer branch of the convex treadmill, and increases the compression ratio due to the small amount of harmful volumes between the working surface of the housing and the piston.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где наThe invention is illustrated by drawings, where

фиг.1 изображен продольный разрез двигателя;figure 1 shows a longitudinal section of the engine;

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 - section aa in figure 1;

фиг.3 - геометрия рабочей поверхности и беговой дорожки в корпусе двигателя;figure 3 - geometry of the working surface and the treadmill in the engine housing;

фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3.figure 4 - section bB in figure 3.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1, имеющий секторы всасывания 2, сжатия 3, расширения 4 и выпуска 5, окна впуска б и выпуска 7. Внутри корпуса 1 расположен ротор 8 с размещенными в пазах ползунами 9, имеющими с обеих сторон ролики 10, шарнирно связанными с поршнями 11. Рабочая поверхность 12 корпуса 1 выполнена в виде двух тороидальных секторов 13 с большим радиусом образования (R₁) и двух тороидальных секторов 14 с меньшим радиусом образования (R₂), центры образования которых расположены соответственно на вертикальной и горизонтальной осях рабочей поверхности 12 корпуса 1 на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора 8 (00₁=00₂=00₃=00₄). Тороидальные секторы 13 и 14 корпуса 1 образованы движением центра части окружности по сопряженной образующей 15, выполненной радиусами R₁ и R₂. С двух сторон ротора 8 в корпусе 1 выполнены беговые дорожки 16. В корпусе 1 расположены рабочие камеры 17, образованные тороидальной поверхностью ротора 8, поверхностями ползунов 9, поршней 11 и рабочей поверхностью 12 корпуса 1. В корпусе 1 расположена свеча 18 зажигания.The rotary piston internal combustion engine comprises a housing 1 having suction sectors 2, compression 3, expansion 4 and exhaust 5, inlet b and exhaust windows 7. Inside the housing 1 there is a rotor 8 with sliders 9 arranged in slots, having rollers 10 on both sides pivotally connected with pistons 11. The working surface 12 of the housing 1 is made in the form of two toroidal sectors 13 with a large radius of formation (R ₁ ) and two toroidal sectors 14 with a smaller radius of formation (R ₂ ), the centers of formation of which are located respectively on the vertical and the horizontal axes of the working surface 12 of the housing 1 at the same distance from the center of rotation of the rotor 8 (00 ₁ = 00 ₂ = 00 ₃ = 00 ₄ ). The toroidal sectors 13 and 14 of the housing 1 are formed by the movement of the center of the circumference along the conjugate generatrix 15 made by the radii R ₁ and R ₂ . On both sides of the rotor 8 in the housing 1 there are treadmills 16. In the housing 1 there are working chambers 17 formed by the toroidal surface of the rotor 8, the surfaces of the sliders 9, pistons 11 and the working surface 12 of the housing 1. In the housing 1 there is an spark plug 18.

Работу роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания рассмотрим на примере рабочего цикла рабочей камеры 17, образованной тороидальной поверхностью ротора 8, поверхностями ползунов 9, поршней 11 и рабочей поверхностью 12 корпуса 1, выполненной в виде двух тороидальных секторов 13 с большим радиусом образования (R₁) и двух тороидальных секторов 14 с меньшим радиусом (R₂) образования.The work of the rotary piston internal combustion engine, we consider the example of the working cycle of the working chamber 17, formed by the toroidal surface of the rotor 8, the surfaces of the sliders 9, pistons 11 and the working surface 12 of the housing 1, made in the form of two toroidal sectors 13 with a large radius of formation (R ₁ ) and two toroidal sectors 14 with a smaller radius (R ₂ ) education.

При вращении ротора 8 по часовой стрелке через впускное окно 6 в рабочую камеру 17 поступает горючая смесь. При дальнейшем вращении ротора 8 горючая смесь поступает в сектор сжатия 3, где она сжимается, а затем при образовании искры на электродах свечи 18 зажигания воспламеняется, и давление газов передается на ползуны 9, поршни 11. Благодаря выпуклой геометрии рабочей поверхности 12 корпуса 1 двигателя, определяющей выпуклую геометрию беговой дорожки 16, а также геометрию поршня 11, работа двигателя осуществляется без стуков. Сочетание геометрии поршня 11 и выпуклой рабочей поверхности 12 корпуса 1 обеспечивает минимальный вредный объем между поверхностями поршня 11 и рабочей поверхности 12 корпуса 1 в секторе сжатия 3, а следовательно, лучшее использование рабочего объема, получение возможно максимальной степени сжатия. На валу двигателя создается крутящий момент, который поворачивает ротор 8, и затем рабочая камера 17 перемещается в сектор расширения 4, совершая такт-рабочий ход. Затем, достигнув максимального объема расширения, рабочая камера 17 перемещается в сектор выпуска 5. В момент сообщения рабочей камеры 17 с выпускным окном 7 происходит выпуск отработавших газов. Таким образом, за один оборот ротора во всех рабочих камерах 17 двигателя совершается рабочий цикл.When the rotor 8 is rotated clockwise, a combustible mixture enters the working chamber 17 through the inlet 6. With a further rotation of the rotor 8, the combustible mixture enters the compression sector 3, where it is compressed, and then, when a spark is formed on the electrodes of the spark plug 18, it ignites and the gas pressure is transmitted to the sliders 9, pistons 11. Due to the convex geometry of the working surface 12 of the engine housing 1, defining the convex geometry of the treadmill 16, as well as the geometry of the piston 11, the engine operates without knocking. The combination of the geometry of the piston 11 and the convex working surface 12 of the housing 1 provides the minimum harmful volume between the surfaces of the piston 11 and the working surface 12 of the housing 1 in the compression sector 3, and therefore, the best use of the working volume, obtaining the maximum possible compression ratio. A torque is created on the motor shaft, which rotates the rotor 8, and then the working chamber 17 moves to the expansion sector 4, making a tact-working stroke. Then, having reached the maximum expansion volume, the working chamber 17 moves to the exhaust sector 5. At the time of the communication of the working chamber 17 with the exhaust window 7, exhaust gases are released. Thus, for one revolution of the rotor in all working chambers 17 of the engine, a duty cycle is performed.

В предлагаемом роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания рабочая поверхность корпуса выполнена в виде двух тороидальных секторов с большим радиусом образования и двух тороидальных секторов с меньшим радиусом образования, центры образования которых расположены соответственно на вертикальной и горизонтальной осях рабочей поверхности корпуса на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора, что определяет выпуклую форму рабочей поверхности корпуса и выпуклую форму беговой дорожки, выполнение которой в корпусе двигателя является технологичной, более дешевой в изготовлении, так как не требует специального оборудования с ЧПУ.In the proposed rotary piston internal combustion engine, the working surface of the housing is made in the form of two toroidal sectors with a large radius of formation and two toroidal sectors with a smaller radius of formation, the formation centers of which are located respectively on the vertical and horizontal axes of the working surface of the housing at the same distance from the center of rotation of the rotor , which determines the convex shape of the working surface of the housing and the convex shape of the treadmill, the implementation of which in the motor housing is It is technologically advanced and cheaper to manufacture, since it does not require special CNC equipment.

Выпуклая форма беговой дорожки не вызывает ударов роликов о поверхности беговой дорожки, а значит, повышается надежность, долговечность и моторесурс двигателя.The convex shape of the treadmill does not cause roller hits on the surface of the treadmill, which means that the reliability, durability and engine life of the engine are increased.

Выпуклая форма рабочей поверхности уменьшает величину вредных объемов, а следовательно, повышает степень сжатия, а значит – топливную экономичность двигателя.The convex shape of the working surface reduces the amount of harmful volumes, and therefore increases the degree of compression, and hence the fuel economy of the engine.

Claims

A rotary piston internal combustion engine, comprising a housing with an inner working surface made in the form of toroidal sectors, a rotor with slider slider pivotally connected to the pistons, inlet and outlet windows, characterized in that the centers of formation of toroidal sectors with larger and smaller radii formations are located respectively on the vertical and horizontal axes of the working surface of the housing at the same distance from the center of rotation of the rotor.