ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к четырехтактным роторным двигателям внутреннего сгорания и может найти применение в народном хозяйстве, на транспорте, на судах, а при выполнении в составе комбинированного двигателя по типу турбодизеля в авиации.

Известен роторный двигатель с камерами рабочего тела, образованными ротором, возвратно-поступательно движущимися перегородками, расположенными в пазах ротора, внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и крышками.

Недостатком такого двигателя является его ненадежность из-за расположения перегородок в пазах ротора, так как при этом невозможно организовать смазку трущихся поверхностей перегородок. Кроме того, такой двигатель способен работать только по двухтактному циклу, поэтому он менее экономичен.

Известен четырехтактный роторный двигатель (прототип), содержащий корпус с цилиндрической поверхностью с газораспределительными каналами, ротор с эксцентриком и гильзой, установленной на эксцентрике с возможностью касания поверхности полости, перегородки, установленные в направляющих корпуса, впускные и выпускные клапаны со штоками, установленные в газораспределительных каналах, и их приводы для каждого из клапанов.

Недостатком этого двигателя является то, что клапаны двигателя приводятся индивидуально, при этом создаются увеличенные значения потерь давления рабочего тела (по сравнению с предложенным двигателем) из-за перемещения клапанов внутрь. Кроме этого, из-за расположения перегородок в направляющих прямоугольной формы не обеспечивается надежное уплотнение между перегородками и корпусом двигателя, при этом трудно организовать смазку трущихся поверхностей.

Целью настоящего технического решения является устранение выше указанных недостатков.

Это достигается снабжением штоков клапанов роликами, выполнением направляющих перегородок в корпусе цилиндрическими с уплотнительными элементами, выполнением клапанов в виде поршней с уплотнительными элементами и приводом их от кулачкового диска клапанов наполнения и от кулачкового диска выхлопа газов, при этом каждый кулачковый диск соединен кинематически через редуктор с ротором двигателя, каждый кулачковый диск снабжен беговыми дорожками соответственно для каждого клапана наполнения и для каждого клапана выхлопа газов.

На фиг. 1 представлен общий вид двигателя; на фиг. 2 - 9 - сечения А-А на фиг. 1 (при повороте ротора на 90^о по отношению к предыдущему относительно первоначального принятого положения отсчета поворота ротора); на фиг. 10 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 11 - сечение В-В на фиг. 10; на фиг. 12 - сечение Г-Г на фиг. 2 (первый оборот ротора); на фиг. 13 - то же (второй оборот ротора).

Ротор 1 двигателя выполнен с цилиндром, установленным эксцентрично относительно оси вращения ротора, на этом цилиндре расположена гильза 2 на подшипниках качения 3. Со стороны торца ротора расположены крышки 4, 5. Ротор 1 установлен внутри корпусов 6, 7. В крышках 4, 5 расположены цилиндры 8, в которых установлены клапаны 9, выполненные в виде поршней с уплотнительными элементами, выполненными как поршневые кольца 10. Цилиндры 8 при определенном положении поршней (клапанов) 9 сообщаются с камерами рабочего тела (обозначения камер рабочего тела даны ниже) и с каналами 11 подвода рабочего тела.

Ротор 1 через редуктор 12 кинематически соединен с кулачковым диском 13 привода клапанов 9 наполнения рабочим телом через ролики 14, пальцы 15 и тяги 16.

С другой стороны торца ротора 1 выполнены каналы 17, образованные в крышках 18, 19. В крышках 18, 19 расположены цилиндры 20, которые в определенных положениях клапанов 21, расположенных в цилиндрах 20, сообщаются с камерами рабочего тела и с каналами 17 выхлопа газов. Клапаны 21 выхлопа газов имеют уплотнительные кольца 22.

Ротор 1 со стороны выхлопа газов кинематически с помощью редуктора 23 соединен с кулачковым диском 24 привода клапанов 21 выхлопа газов. Для устранения дисбаланса ротора на нем установлены противовесы 25. На торцах гильзы 2 расположены уплотнительные элементы 26, 27. Между крышкой 4 и тягами 16, а также между крышкой 19 и тягами клапанов выхлопа газов установлены пружины 28.

Подвижные перегородки на фиг. 2 обозначены позицией 29. На этой фигуре положение ротора соответствует первоначальному расположению отсчета поворота. Камеры рабочего тела обозначены позициями 30, 31, 32, 33.

Сокращенные надписи на фиг. 2 - 9 означают: Сж. т - сжигание топлива; Р. Г. - расширение газов; К. Р. Г. - конец расширения газов; Н. В. Наполнение воздухом; В. Г. - выхлоп газов; К. Н. В. - конец наполнения воздухом; К. В. Г. - конец выхлопа газов. Сж. В - сжатие воздуха.

В перегородках 29 (фиг. 10) выполнены полости 34, в которых установлены цилиндрические направляющие 35 с уплотнительными элементами, установленные неподвижно относительно корпусов 6, 7.

На корпусе двигателя установлены также промежуточные цилиндрические направляющие 36, удеpживающие пружины 37.

На фиг. 11 показано возможное выполнение уплотнения между перегородками 29 и крышками. Позицией 38 обозначены гребешки лабиринтного уплотнения.

Схемы газораспределения приведены на фиг. 12, 13.

Отношение частоты вращения ротора n_p к частотам вращения кулачковых дисков n_к.д выбирается по формуле
= 2.

Предложенный четырехтактный роторный двигатель работает следующим образом.

Двигатель запускается от раскрутки ротора, включения зажигания при подводе в камеры рабочего тела карбюрированной смеси при выполнении двигателя карбюраторным и при сжигании в качестве топлива бензина, от раскрутки ротора и впрыска топлива в камеры рабочего тела в конце сжатия при выполнении двигателя как дизель. При этом при вращении ротора в камерах рабочего тела происходит изменение их объемов и осуществляются процессы наполнения рабочим телом, сжатия рабочего тела, сжигания топлива в конце сжатия рабочего тела, расширения рабочего тела, выхлопа расширенного рабочего тела и продувки камер рабочего тела.

Полный цикл в камерах рабочего тела осуществляется за полный оборот кулачковых дисков и за два оборота ротора.

Сущность изобретения: четырехтактный роторный двигатель содержит корпус с цилиндрической полостью и газораспределительными каналами, ротор с эксцентриком и гильзой, установленной на эксцентрике с возможностью касания поверхности полости, перегородки, установленные в направляющий корпуса, впускные и выпускные клапаны со штоками, установленные в газораспределительных каналах, и их дисковый кулачковый привод с беговыми дорожками и редуктором, имеющим передаточное отношение, равное отношение частот вращения ротора и кулачковых дисков. Штоки клапанов снабжены роликами, направляющие корпуса выполнены цилиндрическими, а клапаны - в виде поршней с уплотнительными элементами, беговые дорожки дисков имеют по четыре кулачковые поверхности, сопряженные с роликами штоков, причем между эксцентриком и гильзой установлены подшипники качения. 13 ил.

ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус с цилиндрической полостью и газораспределительными каналами, ротор с эксцентриком и гильзой, установленной на эксцентрике и возможностью касания поверхности полости, перегородки, установленные в направляющих корпуса, впускные и выпускные клапаны со штоками, установленные в газораспределительных каналах, и их дисковый кулачковый привод с беговыми дорожками и редуктором, имеющим передаточное отношение, равное отношению частот вращения ротора и кулачковых дисков, отличающийся тем, что, с целью улучшения экономичности, штоки клапанов снабжены роликами, направляющие корпуса выполнены цилиндрическими, клапаны - в виде поршней с уплотнительными элементами, беговые дорожки дисков имеют по четыре кулачковые поверхности, сопряженные с роликами штоков, причем между эксцентриком и гильзой установлены подшипники качения.