ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B55/00 

Изобретение относится к области моторостроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с возвратно-качательным движением рабочих органов.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с четырьмя радиальными неподвижными перегородками, клапанную систему снабжения рабочей средой и удаления отработавших газов, четырехлопастный ротор, размещенный внутри корпуса, и механизм преобразования колебательного движения ротора во вращательное движение выходного вала двигателя.

Известен также двигатель внутреннего сгорания Шепиля, содержащий корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными неподвижными перегородками, ротор со ступицей и лопастными рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей.

Недостатком данной конструкции является то, что привод клапанной системы выполнен в виде взаимодействующих посредством удара размещенных на тарельчатых клапанах толкателей, что не обеспечивает необходимого качества газообмена, а это снижает мощностные показатели двигателя.

Целью изобретения является улучшение газообмена и повышение мощностных показателей.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с возвратно-качательным движением рабочих органов, содержащем корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными выступами корпуса, ротор со ступицей и лопастными рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей, система выпуска топливно-воздушной смеси снабжена двумя цилиндрическими золотниками, установленными концентрично в ступице ротора в зоне основания рабочих органов, а система выпуска отработавших газов снабжена общим для двух смежных полостей изменяемого объема вращающимся золотником, установленным в радиальном выступе корпуса и связанным с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в боковых стенках выступов.

Шестеренчатая передача, связывающая золотники системы впуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением i = 1:4, а передача, связывающая золотники системы выпуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением i = 1:2.

На фиг. 1 схематично изображен поперечный разрез по четырехтактному двигателю; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3-6 - положения цилиндрических золотников системы газоснабжения в начальные моменты последовательно выполняемых тактов работы двигателя в разрезе по отверстиям в роторе, выходящим в рабочие камеры I, III, Y и YII; на фиг. 7-10 - то же, в разрезе по отверстиям в роторе, выходящим в рабочие камеры II, IY, YI и YIII; на фиг. 11-14 - положения цилиндрического золотника системы выпуска отработанных газов в начальные моменты последовательно выполняемых тактов работы двигателя в разрезе по отверстию золотника, выходящему в рабочие полости; на фиг. 15 - разрез Б-Б на фиг. 12; на фиг. 16 - разрез В-В на фиг. 15.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус 1 с полостями охлаждения 2, снабженный торцевыми крышками 3 и 4 с подшипниковыми опорами 5 и 6. Внутри корпуса 1 на опорах 5 и 6 установлен четырехлопастный ротор 7 с полостями для охлаждения 8 и компрессионными уплотнениями 9. Корпус 1 содержит радиальные выступы 10 с полостями охлаждения 11 и компрессионными уплотнениями 12. Внутри ротора в осевом канале с возможностью вращения размещены концентрические цилиндрические золотники 13 и 14 с выполненными в них отверстиями 15 и 16. В продольных цилиндрических отверстиях выступов 10 установлены цилиндрические золотники 17 с отверстиями 18. Ротор 7 снабжен шлицевым валом 19, которым соединен с механизмом преобразования его возвратно-качательного движения во вращательное движение выходного вала двигателя (на чертеже не показан). На корпусе двигателя расположены свечи 20 зажигания рабочей среды и торовый сборник отработавших газов 21.

Между лопастными рабочими органами ротора 7 и выступами 10 образованы восемь рабочих полостей изменяемого объема I-YIII (камер сгорания рабочей среды). В стенках выступов 10 выполнены выхлопные отверстия 22, находящиеся в одних плоскостях с отверстиями 18.

В корпусе 1 на наружной поверхности, охватываемой сборником отработавших газов 21, выполнены выхлопные отверстия 23, в одной плоскости с ними выполнены отверстия 24 в цилиндрических золотниках 17.

В роторе 7 с каждой стороны лопастного рабочего органа выполнены ряды радиально расположенных впускных отверстий 25 и 26, смещенных относительно друг друга в осевом направлении и выходящих из осевого канала. Отверстия 25 расположены по окружностям в одних плоскостях, а отверстия 26 - в других. Отверстия 15 и 16 в цилиндрических золотниках 13 и 14 размещены парами диаметрально друг другу в поперечных плоскостях, в которых размещены соответственно отверстия 25 и 26. Отверстия 16 имеют больший угловой размер, чем отверстия 15.

Внутренняя полость цилиндрического золотника 13 связана с карбюратором. Цилиндрические золотники 13, 14 и 17 связаны кинематически с выходным валом двигателя (на чертеже кинематическая связь не показана). Передаточные отношения следующие: шестеренчатой передачи, связывающей золотник 13 с выходным валом, i = 1:4, а передачи, связывающей золотники 17 с выходным валом, i = 1: 2. Механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора 7 во вращательное движение выходного вала обеспечивает поворот вала на один оборот за полный цикл колебания ротора 7 (за два вращательных движения).

Двигатель является четырехтактным и одинаковые такты выполняются одновременно в двух диаметрально расположенных полостях изменяемого объема (I и Y, II и YI, III и YII, IY и YIII).

Двигатель работает следующим образом.

Рабочая среда всасывается за счет разрежения в полостях II и YI сгорания (фиг. 4 и 8) через отверстия 25 в роторе 7 и через отверстия 15 и 16 в цилиндрических золотниках 13 и 14 после их совпадения в процессе вращения. Выполнение отверстий 16 с большим, чем у отверстий 15, угловым размером обеспечивает проведение такта всасывания во время поворота ротора 7 от одного крайнего положения до другого. К моменту окончания такта всасывания вследствие вращения цилиндрических золотников 13 и 14 в разные стороны происходит взаимное перекрытие отверстий 15, 16 и 25, подача рабочей среды в полости изменяемого объема II и YI прекращается. Ротор 7 начинает вращение в обратную сторону (фиг. 5 и 9), рабочая среда в полостях изменяемого объема II и YI сжимается (такт сжатия). Начинают совпадать отверстия 15, 16 и 26, открывающие выход рабочей среды в полости изменяемого объема I и Y, где происходит такт всасывания. После поворота ротора 7 до своего крайнего положения в полостях изменяемого объема I и Y начинается такт сжатия, а в полостях изменяемого объема II и YI свечами 20 зажигается рабочая среда и происходит такт рабочего хода. Расширяющиеся газы давят на лопастные рабочие органы ротора 7, переводя его в другое крайнее положение, вращая через механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора 7 выходной вал двигателя и обеспечивая сжатие рабочей среды в полостях изменяемого объема I и Y. Изменяя направления вращения, ротор 7 выдавливает из полостей изменяемого объема II и YI отработавшие газы через открывающееся отверстие 18 в цилиндрическом золотнике (фиг. 11-14) и отверстия 24 и 23 в сборник отработавших газов 21, а далее в систему выхлопа двигателя (фиг. 15 и 16). Затем отверстия 18 и 22 перекрываются, ротор 7 вновь меняет направление вращения и цикл в полостях сгорания I-YIII повторяется в такой же последовательности при очередности рабочих ходов по полостям: I и Y, IY и YIII, III и YII, II и YI (фиг. 3-10).

Изготовление двигателя внутреннего сгорания с описанным выполнением корпуса 1, ротора 7 и системой газообмена упрощает конструкцию, требует меньшее количество клапанных элементов, улучшает газообмен и повышает мощностные показатели двигателя, поскольку обеспечиваются более полное наполнение полостей I-YIII рабочей средой и удаление из них отработавших газов.

Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением рабочих органов содержит корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными выступами корпуса, ротор со ступицей и лопастями рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей. Система впуска топливовоздушной смеси снабжена двумя цилиндрическими золотниками, установленными концентрично в ступице ротора с возможностью вращения и связанными с полостями изменяемого объема посредством отверстий в ступице ротора в зоне основания рабочих органов. Система выпуска отработавших газов снабжена общим для двух смежных полостей изменяемого объема вращающимся золотником, установленным в радиальном выступе корпуса и связанным с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в боковых стенках выступов. 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ с возвратно-качательным движением рабочих органов, содержащий корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными выступами корпуса, ротор со ступицей и лопастными рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей, отличающийся тем, что, с целью улучщения газообмена и повышения мощностных показателей, система впуска топливовоздушной смеси снабжена двумя цилиндрическими золотниками, установленными концентрично ступице ротора с возможностью взаимно противоположного вращения и связанными с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в ступице ротора в зоне основания рабочих органов, а система выпуска отработавших газов снабжена общим для двух смежных полостей изменяемого объема вращающимся золотником, установленным в радиальном выступе корпуса и связанным с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в боковых стенках выступов. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шестеренчатая передача, связывающая золотники системы впуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением i = 1 : 4, а передача, связывающая золотники системы выпуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением I = 1 : 2.