RU2580170C1

RU2580170C1 - Rotary internal combustion engine

Info

Publication number: RU2580170C1
Application number: RU2015113669/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Семенович Шишков
Original assignee: Владимир Семенович Шишков
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: rotary internal combustion engine includes housing 1 with cylindrical cavity, covers 2 and 3, shaft 4, rotor 6, combustion chamber 8, gate 9, compressor, fuel feed and ignition system. Covers 2 and 3 are secured on housing 1. Shaft 4 is fixed in covers 2 and 3 in the centre of casing cavity 1 by means of bearings. Rotor 6 is fixed on shaft 4 is made in the form of a disk with a cylindrical shape and comprises a notch forming a closed increasing at the rotor rotation 6 working chamber. Cavity of housing 1 is limited by surfaces of the cut in rotor 6, cylindrical surface of the cavity of housing 1, inner surfaces of covers 2 and 3 and the surface of gate 9. Combustion chamber 8 comprises channel 16 for supply of working mixture in combustion chamber 8 and channel 17 for output of burning mixture from it. Gate 9 is continuously pressed to outer surface of rotor 6 spring 10. Rotary shutter 9 has inner bore surface which gate 9 encloses the combustion chamber housing 8 and is fixed on it with possibility of rotation. Rotary shutter 9 has through channel 19 or more through channels of the cavity of the bore on the side of the working chamber.

EFFECT: technical result is simplified design, reduced noise, higher efficiency and reliability.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to the field of engine building, in particular to rotary internal combustion engines.

Известен ряд роторных двигателей, которые могли бы послужить в качестве прототипа для предлагаемого изобретения (патенты России: №№2411377, 2360135, 2161708, 2527808, 2193676, 2478803).A number of rotary engines are known that could serve as a prototype for the proposed invention (Russian patents: No. 2411377, 2360135, 2161708, 2527808, 2193676, 2478803).

Наиболее близким по технической сущности является роторный двигатель внутреннего сгорания (патент России №2193676, МПК⁷, F02B 53/08, 2002 г.), содержащий корпус 1 (Фиг. 1) с цилиндрической полостью, крышки 2 и 3, закрепленные на корпусе 1, вал 4, закрепленный в крышках 2 и 3 по центру полости корпуса посредством подшипников 5 (Фиг. 2) с возможностью вращения, ротор 6 (в прототипе - ротор турбины), закрепленный на валу 4, выполненный в виде диска цилиндрической формы, содержащий паз, образующий замкнутую рабочую камеру расширения при вхождении его в цилиндрическую полость корпуса 1, ограниченную поверхностью выреза в роторе 6, цилиндрической поверхностью полости корпуса 1, внутренними плоскостями крышек 2, 3 и поверхностью заслонки 9, увеличивающуюся при вращении ротора 6, камеру сгорания 8, содержащую канал 16 для подачи рабочей смеси в камеру сгорания 8 и канал 17 для выхода горящей смеси из нее, заслонку 9, постоянно поджатую к наружной поверхности ротора 6 пружиной 10, компрессор, систему подачи топлива, систему зажигания.The closest in technical essence is a rotary internal combustion engine (Russian patent No. 2193676, IPC ⁷ , F02B 53/08, 2002), comprising a housing 1 (Fig. 1) with a cylindrical cavity, covers 2 and 3, mounted on the housing 1 , a shaft 4, mounted in the covers 2 and 3 in the center of the housing cavity by means of bearings 5 (Fig. 2) rotatably, a rotor 6 (in the prototype - a turbine rotor), mounted on the shaft 4, made in the form of a cylindrical disk containing a groove forming a closed working expansion chamber when it enters into a cylindrical the cavity of the housing 1, limited by the surface of the cutout in the rotor 6, the cylindrical surface of the cavity of the housing 1, the inner planes of the covers 2, 3 and the surface of the shutter 9, increasing with rotation of the rotor 6, the combustion chamber 8, containing a channel 16 for supplying the working mixture to the combustion chamber 8 and channel 17 for the exit of the burning mixture from it, a shutter 9, constantly pressed against the outer surface of the rotor 6 by a spring 10, a compressor, a fuel supply system, an ignition system.

Недостатками устройства являются: сложность конструкции при недостаточной эффективности вследствие того, что конструкция компрессора неоправданно сложна. Плоская заслонка, поджатая к ротору турбины, во время рабочего хода двигателя создает значительные давления на обе стенки паза в корпусе, в котором она размещена, что затрудняет ее перемещение ротором, газораспределительный механизм с зубчатой передачей при сложности конструкции имеет низкую надежность. Все это делает конструкцию устройства технологически сложной, громоздкой, недостаточно надежной. Устройство имеет много общих с заявляемым устройством признаков, главным из которых является тот, что устройство содержит роторную турбину и компрессор.The disadvantages of the device are: design complexity with insufficient efficiency due to the fact that the compressor design is unreasonably complex. A flat shutter, drawn to the turbine rotor, creates significant pressure on both walls of the groove in the housing in which it is placed during the engine’s stroke, which makes it difficult to move it with the rotor; the gas distribution mechanism with gear transmission has low reliability with complexity. All this makes the design of the device technologically complex, cumbersome, not reliable enough. The device has many features in common with the claimed device, the main of which is that the device contains a rotary turbine and a compressor.

Целью изобретения является создание простого по конструкции, экономичного, бесшумного и надежного роторного двигателя без недостатков, указанных выше, который найдет широкое применение, преимущественно, в оснащении велосипедов и другого педального транспорта, а также для других целей.The aim of the invention is the creation of a simple, economical, quiet and reliable rotary engine without the drawbacks mentioned above, which will find wide application, mainly in equipping bicycles and other pedal vehicles, as well as for other purposes.

Указанная цель достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с цилиндрической полостью, крышки, закрепленные на корпусе, вал, закрепленный в крышках по центру полости корпуса посредством подшипников с возможностью вращения, ротор, закрепленный на валу, выполненный в виде диска цилиндрической формы, содержащий вырез, образующий замкнутую, увеличивающуюся при вращении ротора рабочую камеру при вхождении его в цилиндрическую полость корпуса, ограниченную поверхностями выреза в роторе, цилиндрической поверхностью полости корпуса, внутренними плоскостями крышек и поверхностью заслонки, камеру сгорания, содержащую канал для подачи рабочей смеси в камеру сгорания и канал для выхода горящей смеси из нее, заслонку, постоянно поджатую к наружной поверхности ротора пружиной, компрессор, систему подачи топлива, систему зажигания, поворотная заслонка содержит внутреннюю расточку, поверхностью которой указанная заслонка охватывает корпус камеры сгорания и закреплена на нем с возможностью поворота, сквозной канал или несколько сквозных каналов, входящих в полость расточки со стороны рабочей камеры двигателя.This goal is achieved by the fact that in a rotary internal combustion engine comprising a housing with a cylindrical cavity, covers mounted on the housing, a shaft mounted in the covers in the center of the housing cavity by bearings rotatably, a rotor mounted on the shaft, made in the form of a cylindrical disk a mold containing a cut-out forming a closed working chamber that increases with rotation of the rotor when it enters the cylindrical cavity of the casing bounded by the cutout surfaces in the rotor of a cylindrical the surface of the cavity of the housing, the inner planes of the covers and the surface of the shutter, a combustion chamber containing a channel for supplying the working mixture to the combustion chamber and a channel for exiting the burning mixture from it, a shutter constantly pressed to the outer surface of the rotor by a spring, a compressor, a fuel supply system, an ignition system , the rotary damper contains an internal bore, the surface of which the specified damper covers the housing of the combustion chamber and is mounted on it with the possibility of rotation, a through channel or several through channels in entering into the cavity of the bore on the motor side of the working chamber.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:The invention is illustrated by drawings, which show:

Фиг. 1 - роторный двигатель внутреннего сгорания, согласно изобретению, в разрезе по оси вала;FIG. 1 - rotary internal combustion engine according to the invention, in section along the axis of the shaft;

Фиг. 2 - то же, что и на Фиг. 1, вид со стороны крышки в момент начала рабочего хода;FIG. 2 is the same as in FIG. 1, view from the side of the lid at the beginning of the stroke;

Фиг. 3 - то же, что и на Фиг. 1, начало накачки камеры сгорания рабочей смесью.FIG. 3 is the same as in FIG. 1, the start of pumping the combustion chamber with the working mixture.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 (Фиг. 1) с цилиндрической полостью, который содержит на торце вырез с вогнутой цилиндрической или иной формы фигуры вращения поверхностью, крышки 2 и 3, закрепленные на корпусе 1, вал 4, закрепленный в крышках 2 и 3 по центру полости корпуса посредством подшипников 5 с возможностью вращения, ротор 6, закрепленный на валу 4 посредством шпонки 7, камеру сгорания 8 (Фиг. 2), заслонку 9, постоянно поджатую к наружной поверхности ротора пружиной 10 кручения.The rotary internal combustion engine contains a housing 1 (Fig. 1) with a cylindrical cavity, which contains a cutout with a concave cylindrical or other shape of rotation surface, caps 2 and 3, mounted on the housing 1, a shaft 4, fixed in covers 2 and 3 in the center of the housing cavity by means of bearings 5 with the possibility of rotation, a rotor 6 mounted on the shaft 4 by means of a key 7, a combustion chamber 8 (Fig. 2), a shutter 9, constantly pressed against the outer surface of the rotor by a torsion spring 10.

Ротор 6 (Фиг. 2) выполнен в виде диска цилиндрической формы, содержит вырез, образующий замкнутую рабочую камеру при вхождении его в цилиндрическую полость корпуса 1, ограниченную поверхностями выреза в роторе 6, цилиндрической поверхностью полости корпуса 1, внутренними плоскостями крышек 2, 3 и поверхностью заслонки 9.The rotor 6 (Fig. 2) is made in the form of a cylindrical disk, contains a cutout forming a closed working chamber when it enters the cylindrical cavity of the housing 1, limited by the cutout surfaces in the rotor 6, the cylindrical surface of the cavity of the housing 1, the inner planes of the covers 2, 3 and flap surface 9.

В качестве компрессора роторный двигатель содержит пневмоцилиндр 11 (Фиг. 1) (как вариант, гарантированно обеспечивающий компрессию на малых оборотах двигателя), работающий в режиме насоса, с приводом от вала 4 посредством кривошипно-шатунного механизма, содержащего кривошип 12, закрепленный на конце вала 4 с внешней стороны крышки 2, на пальце 13 которого закреплен шток 14 пневмоцилиндра 11 с возможностью поворота.As a compressor, the rotary engine contains a pneumatic cylinder 11 (Fig. 1) (as an option, guaranteed to provide compression at low engine speeds), operating in the pump mode, driven by a shaft 4 by means of a crank mechanism containing a crank 12 mounted on the shaft end 4 on the outside of the cover 2, on the finger 13 of which is fixed the rod 14 of the pneumatic cylinder 11 with the possibility of rotation.

Корпус пневмоцилиндра 11 закреплен с возможностью поворота на крышке 2 посредством оси на кронштейне (не показаны). Звездочка 15 с шагом приводной цепи велосипеда (как вариант) закреплена на другом конце вала 4, выступающем за крышку 3. Свеча зажигания (не показана) размещена на торце камеры сгорания 8 (Фиг. 2).The housing of the pneumatic cylinder 11 is mounted rotatably on the cover 2 by an axis on the bracket (not shown). An asterisk 15 with a pitch of the bicycle drive chain (as an option) is mounted on the other end of the shaft 4, protruding beyond the cover 3. An spark plug (not shown) is placed on the end of the combustion chamber 8 (Fig. 2).

Роторный двигатель содержит систему подачи топлива, систему зажигания (не показаны) на базе пьезоэлемента. Камера сгорания 8 содержит обратный клапан (не показан) в канале 16 для подачи рабочей смеси, соединенном с полостью пневмоцилиндра, размещена за корпусом 1 со стороны выреза в нем между крышками 2, 3 и неподвижно закреплена к ним с возможностью регулировки углового положения канала 17 для выхода горящей смеси. При этом корпус камеры сгорания 8 является осью поворота заслонки 9, которая содержит цилиндрическую (как вариант) расточку, охватывающую корпус камеры сгорания 8, и размещена на нем с возможностью поворота.The rotary engine contains a fuel supply system, an ignition system (not shown) based on a piezoelectric element. The combustion chamber 8 contains a check valve (not shown) in the channel 16 for supplying the working mixture, connected to the cavity of the pneumatic cylinder, placed behind the housing 1 from the cutout side between the covers 2, 3 and fixedly fixed to them with the possibility of adjusting the angular position of the channel 17 for exit of the burning mixture. In this case, the housing of the combustion chamber 8 is the axis of rotation of the damper 9, which contains a cylindrical (as an option) bore, covering the housing of the combustion chamber 8, and is placed on it with the possibility of rotation.

Поворотная заслонка 9 торцом 18 примыкает к поверхности выреза в корпусе 1, содержит канал 19 или несколько каналов в виде сквозных отверстий, входящих в полость расточки со стороны рабочей камеры 20. Ротор 6 содержит наружную цилиндрическую поверхность, удерживающую заслонку 9 в верхнем положении, при котором канал 19 заслонки 9 и канал 17 камеры сгорания 8 для выхода горящей смеси не совмещены, что обеспечивает условие для накачки камеры сгорания 8 рабочей смесью, и цилиндрическую поверхность выреза, удерживающую заслонку 9 в нижнем положении, при котором канал 19 заслонки 9 и канал 17 камеры сгорания 8 для выхода горящей смеси совмещены, что обеспечивает выход горящей смеси из камеры сгорания 8 в рабочую камеру 20 двигателя.The rotary shutter 9 with the end face 18 adjacent to the cutout surface in the housing 1, contains a channel 19 or several channels in the form of through holes entering the cavity of the bore from the side of the working chamber 20. The rotor 6 contains an outer cylindrical surface holding the shutter 9 in the upper position, in which the channel 19 of the shutter 9 and the channel 17 of the combustion chamber 8 for the exit of the burning mixture are not combined, which provides a condition for pumping the combustion chamber 8 with the working mixture, and the cylindrical surface of the cutout holding the shutter 9 in the lower position, and which channel 19 of the shutter 9 and channel 17 of the combustion chamber 8 for the exit of the burning mixture are combined, which ensures the exit of the burning mixture from the combustion chamber 8 to the working chamber 20 of the engine.

Устройство работает следующим образом. При вращении вала 4 (Фиг. 2) двигателя, в данном случае - по часовой стрелке, посредством педалей велосипеда - от приводной цепи велосипеда через звездочку 15 или иным способом, вращается ротор 6. При определенном положении ротора 6 заслонка 9 переходит в верхнее положение, когда пятка заслонки 9 (Фиг. 3) начинает скользить по наружной поверхности ротора 6, при этом сквозные каналы 19 заслонки не совмещены с выпускным каналом 17 камеры сгорания 8. С этого момента начинается накачка камеры сгорания рабочей смесью до рабочего давления посредством пневмоцилиндра 11 (Фиг. 1). Кривошип 12 привода пневмоцилиндра 11 установлен на валу двигателя таким образом, что в пневмоцилиндре с этого момента происходит сжатие рабочей смеси, которая поступает в камеру сгорания 8 (Фиг. 3) через обратный клапан в канале 16, посредством которого сжатая смесь запирается в камере сгорания 8. При достижении положения ротора, когда пятка заслонки 9, прилегающая к ротору, окажется близко к вырезу ротора 6, происходит воспламенение рабочей смеси. При нижнем положении заслонки (Фиг. 2), когда заслонка начинает скользить по цилиндрической поверхности выреза ротора, образуется рабочая камера 20, при этом каналы 19 заслонки 9 совмещены с каналом 17 на цилиндрической поверхности камеры сгорания, и горящая смесь поступает из камеры сгорания 8 в рабочую камеру 20. Газы давят на поверхность перехода между цилиндрическими поверхностями ротора и на заслонку. Так как заслонка 9 запирает рабочую камеру 20, вращается ротор 6 (рабочий ход). Таким образом, заслонка выполняет одновременно и задачу газораспределения. Выхлоп отработавших газов происходит, когда вырез в роторе выйдет за пределы корпуса 1 двигателя. Всасывание рабочей смеси в полость пневмоцилиндра 11 (Фиг. 1), содержащего обратный клапан (не показан) происходит во время рабочего хода, при этом рабочая смесь образуется при прохождении окружающего воздуха через карбюратор (не показан). Рабочий цикл двигателя (всасывание - сжатие - рабочий ход - выхлоп) реализуется за один оборот вала.The device operates as follows. When the shaft 4 (Fig. 2) of the engine rotates, in this case - clockwise, through the bicycle pedals - from the bicycle drive chain through the sprocket 15 or in another way, the rotor 6 rotates. At a certain position of the rotor 6, the shutter 9 goes to the upper position, when the heel of the shutter 9 (Fig. 3) begins to slide along the outer surface of the rotor 6, while the through channels 19 of the shutter are not aligned with the exhaust channel 17 of the combustion chamber 8. From this moment, the combustion chamber starts pumping with the working mixture to the working pressure by means of pneumatic cylinder 11 (FIG. 1). The crank 12 of the actuator of the pneumatic cylinder 11 is mounted on the engine shaft so that from that moment the compression of the working mixture occurs in the pneumatic cylinder, which enters the combustion chamber 8 (Fig. 3) through a check valve in the channel 16, through which the compressed mixture is locked in the combustion chamber 8 . When the position of the rotor is reached, when the heel of the shutter 9 adjacent to the rotor is close to the cutout of the rotor 6, ignition of the working mixture occurs. In the lower position of the shutter (Fig. 2), when the shutter begins to slide along the cylindrical surface of the cutout of the rotor, a working chamber 20 is formed, while the channels 19 of the shutter 9 are aligned with the channel 17 on the cylindrical surface of the combustion chamber, and the burning mixture enters from the combustion chamber 8 into working chamber 20. Gases press on the transition surface between the cylindrical surfaces of the rotor and on the shutter. Since the shutter 9 locks the working chamber 20, the rotor 6 rotates (working stroke). Thus, the damper simultaneously performs the gas distribution task. Exhaust emissions occur when the cutout in the rotor goes beyond the housing 1 of the engine. The suction of the working mixture into the cavity of the pneumatic cylinder 11 (Fig. 1), containing a non-return valve (not shown) occurs during the stroke, while the working mixture is formed when the ambient air passes through a carburetor (not shown). The engine duty cycle (suction - compression - stroke - exhaust) is implemented in one revolution of the shaft.

Конструкция двигателя позволяет сделать его практически бесшумным, поскольку длина выреза в роторе и длина цилиндрической поверхности полости корпуса могут быть достаточными, чтобы довести давление отработавших газов в рабочей камере к моменту выхлопа до атмосферного давления.The design of the engine makes it virtually silent, since the length of the cutout in the rotor and the length of the cylindrical surface of the cavity of the housing can be sufficient to bring the pressure of the exhaust gases in the working chamber to the moment of exhaust to atmospheric pressure.

Принцип работы и конструкция двигателя при использовании его в педальном транспорте, в частности на велосипеде, позволяют обойтись без органов управления двигателем и реализовать идею - «крутишь педали - работает двигатель, не крутишь - не работает, с какой скоростью крутишь, с такой скоростью и работает», что не меняет привычные навыки велосипедиста, особенно важные для детей. Обеспечивается это тем, что двигатель в данном случае имеет сравнительно небольшую мощность, работает на малых оборотах, обладает малой инерцией, при этом половина оборота вала приходится на накачку камеры сгорания рабочей смесью, что позволяет замедлить или остановить работу двигателя в этот момент педалями, поскольку вал двигателя посредством звездочки на валу двигателя и приводной цепи велосипеда связан с педалями. Карбюратор отрегулирован на определенное соотношение смеси.The principle of operation and the design of the engine when used in pedal transport, in particular on a bicycle, allows you to do without the engine controls and realize the idea - “turn the pedals - the engine is running, do not rotate - it doesn’t work, what speed do you turn, with that speed it works », Which does not change the usual skills of a cyclist, especially important for children. This is ensured by the fact that the engine in this case has relatively low power, operates at low speeds, has low inertia, and half of the shaft rotation is accounted for by pumping the combustion chamber with the working mixture, which allows you to slow down or stop the engine at this moment by pedals, since the shaft the engine through an asterisk on the shaft of the engine and the drive chain of the bicycle is connected to the pedals. The carburetor is adjusted to a specific mixture ratio.

Изобретение может найти применение в моторостроении, так как может быть взято за основу для создания однороторного двигателя внутреннего сгорания, преимущественно для велосипедов и другого педального транспорта. Особенности конструкции и малое количество деталей предполагают его высокую надежность, малый вес, бесшумность, малое потребление топлива и сравнительно низкую стоимость.The invention can find application in motor engineering, as it can be taken as a basis for creating a single-rotor internal combustion engine, mainly for bicycles and other pedal vehicles. Design features and a small number of parts suggest its high reliability, low weight, noiselessness, low fuel consumption and relatively low cost.

Claims

A rotary internal combustion engine comprising a housing with a cylindrical cavity, covers mounted on the housing, a shaft mounted in the covers in the center of the housing cavity by means of bearings rotatably, a rotor mounted on the shaft, made in the form of a cylindrical disk containing a cutout forming a closed that increases when the rotor rotates the working chamber when it enters the cylindrical cavity of the housing, limited by the cutout surfaces in the rotor, the cylindrical surface of the cavity of the housing, them by the planes of the covers and the surface of the damper, a combustion chamber containing a channel for supplying the working mixture to the combustion chamber and a channel for exiting the burning mixture from it, a damper constantly pressed to the outer surface of the rotor by a spring, a compressor, a fuel supply system, an ignition system, characterized in that the rotary damper contains an internal bore, the surface of which the specified damper covers the housing of the combustion chamber and is mounted on it with the possibility of rotation, a through channel or several through channels included in the the bore cavity from the side of the working chamber of the engine.