РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а конкретнее к роторным двигателям, и может быть использовано для малоразмерных летательных аппаратов самолетов, вертолетов, мотопланеров, мотодельтапланов, автомобилей, мотоциклов, моторных лодок, сельскохозяйственных машин и для привода различного рода агрегатов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является роторный двигатель [1] содержащий рабочий элемент двухкулачковый ротор и корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, в котором попарно диаметрально противоположно выполнены входные и выходные окна, камеры сгорания со свечами, качающиеся упоры на входе и выходе из камеры сгорания, пластинчатые радиально расположенные разделительные упоры и подпружиненные впускные клапаны, открывающиеся под действием разности сил давления поступающего в двигатель заряда, и механизм привода качающихся упоров, расположенных на выходе из камеры сгорания, состоящий из дисков-копиров, сидящих на валу ротора с обеих его сторон, и контактирующих с ними рычагов, сидящих на осях упоров.

Недостатком двигателя является трудность в обеспечении согласованной работы его элементов. Ротор и диски-копиры сидят на одном валу, рычаги при этом должны быть жестко расположены на осях упоров. Даже небольшие погрешности во взаимном расположении ротора, дисков-копиров и упоров могут привести к заклиниванию ротора или необеспечению контакта упоров с ротором и, как следствие, к ухудшению характеристик двигателя снижению мощности и повышению удельного расхода топлива из-за повышенного перетекания рабочего тела. Ухудшение характеристик двигателя происходит в результате износа деталей при эксплуатации двигателя.

Целью изобретения является повышение надежности двигателя в условиях производства и в эксплуатации.

Для достижения цели роторный двигатель содержит рабочий элемент двухкулачковый ротор и корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, в котором попарно диаметрально противоположно выполнены входные и выходные окна и камеры сгорания, три пары качающихся Г-образных упоров и шесть двухкулачковых, дисков-копиров, расположенных на одном валу с ротором в отдельной от ротора полости и управляющих указанными упорами через пару рычагов, закрепленных на каждом упоре. Двигатель также снабжен системой регулирования привода упоров, включающей закрепленную на валу ротора втулку с фланцем, на которой установлены диски-копиры, последовательно связанные между собой с возможностью их углового смещения один относительно другого и фланца, и закрепленного на каждой оси упора коромысла с плечиками, направленными в противоположные стороны и взаимодействующими с рычагами, установленными на втулке коромысла посредством регулировочных винтов.

На фиг.1 показан роторный двигатель внутреннего сгорания в момент тактов наполнения и сжатия; на фиг.2 привод упоров; на фиг.3 сечение А-А на фиг.2; на фиг. 4а,б,в варианты взаимного положения пазов после регулировки привода упоров; на фиг.5 коромысло в изометрии.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус 1, установленный соосно в корпусе кулачковый ротор 2, камеры 3 сгорания, выполненные в корпусе 1 и снабженные упорами 4 и 5, впускные 6 и выпускные 7 каналы, упоры 8 для разделения полостей впуска 9 и выпуска 10, установленные во впускных каналах 6. Упоры 4, 5 и 8 выполнены с возможностью качания с осями 11 и контактирования с ротором 2. Сторона стенки упора 8, обращенная к оси 11, выполнена со скосом так, чтобы максимальная толщина стенки была обращена к ротору 2.

Устройство содержит также втулку 12, жестко насаженную на вал 13 ротора 2, во фланце которой выполнены прямолинейные пазы 14 с углом α наклона к радиусу фланца, меньшим угла трения α ≅ arctg μ, где μ коэффициент трения. На втулке 12 свободно насажены шесть дисков-копиров 15, 16. Ближайший к фланцу втулки 12 диск-копир выполнен с ответными пазами, наклоненными в противоположную сторону по отношению к пазам во фланце втулки 12, и он соединяется с фланцем болтами 17, пропущенными через пазы. На диске-копире выполнены пазы 18 соединения со следующим диском-копиром подобным же образом. И так попарно соединены все диски-копиры. Такое соединение указанных элементов позволяет производить угловое смещение их друг относительно друга при регулировании и обеспечивает жесткую их связь с валом ротора. На каждой оси 11 упоров 4, 5 и 8 установлено коромысло 19 с двумя посадочными местами 20 и 21 на его втулке, на которых установлены рычаги 22 и 23, и с плечиками 24 и 25 с регулировочными винтами 26 и 27, которые контактируют с рычагами 22 и 23, а рычаги 22 и 23 контактируют, в свою очередь, соответственно с дисками-копирами 15 и 16.

Двигатель работает следующим образом.

При вращении ротора 2 против часовой стрелки происходит наполнение и предварительное сжатие смеси между упорами 4 и 8 в полости 9. При выходе упоров 8 из каналов в корпусе 6 между корпусом 1 и упором 8 образуется щель, через которую поступает свежий заряд. В тот момент, когда кулачок ротора прошел входное окно, оно еще перекрыто. Вследствие этого в полости между кулачками ротора и разделительным упором 8 создалось разрежение с большим перепадом давления и, следовательно, свежий заряд с большой скоростью устремится в полость наполнения-сжатия. Это обеспечивает динамический (инерционный) наддув.

Дожатие смеси производится после опускания упоров 5 и отрыва упоров 4 от поверхности ротора 2. В процессе дожатия упоры 5 скользят по поверхности ротора 2 и постепенно входят в свои пазы в корпусе 1. В момент, когда кулачки ротора 2 полностью перекрывают камеры 3 сгорания, происходит воспламенение сжатой смеси, после чего начинается расширение.

Расширение рабочего тела в полостях 10 между упорами 4 и 8 происходит одновременно с наполнением в полостях 9 между упорами 4 и 8. Упоры 5 в это время находятся в пазах корпуса 1. Завершающаяся стадия расширения происходит, когда упоры 5 начинают скользить по поверхности ротора 2, а упоры 4 отрываются от ротора.

Работа привода упорами осуществляется следующим образом. При вращении ротора против часовой стрелки, как это показано на фиг.2, кулачки диска-копира 15 набегают на соответствующие рычаги 22, которые поднимают упоры, задавая им ускорение. При этом ребро упора, касающееся ротора, описывает траекторию кулачка ротора, не оказывая давления на ротор. Первую половину траектории движения по профилю ротора упоры разгоняются, а вторую половину замедляются, что обеспечивается рычагами 23 и диском-копиром 16.

При регулировании привода упоров первоначально регулировочными винтами 26 и 27 обеспечивается контакт рычагов 22 и 23 с дисками-копирами 15 и 16, когда один из них находится в крайнем нижнем, а другой в крайнем верхнем положениях.

Если все элементы двигателя выполнены достаточно точно, то нормальная работа его обеспечивается при положении дисков-копиров на втулке 12 таким образом, что пазы попарно пересекаются по их середине (фиг.4а). Если кулачок диска-копира начинает поднимать упор, когда тот не подошел еще к кулачку ротора 2, то диск-копир необходимо сместить по часовой стрелке (фиг.4б). Если упор уже подошел к кулачку ротора, а рычаг к кулачку диска-копира еще не подошел, то диск-копир необходимо сместить против часовой стрелки (фиг. 4в).

Сущность изобретения: роторный двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус, установленный в корпусе соосно ему двухкулачковый ротор с валом, камеры сгорания, выполненные в корпусе, подвижные упоры, выполненные с возможностью качания и контактирования с ротором, и механизм привода упоров, состоящий из дисков - копиров, связанных с валом ротора, и выполненных с возможностью контакта с ними рычагов, установленных на осях упоров. Механизм привода упоров снабжен системой регулирования, выполненной в виде закрепленной на валу ротора втулки с фланцем, на которой установлены диски - копиры, последовательно связанные между собой и с фланцами с возможностью их углового смещения один относительно другого и фланца, и установленных на каждой оси упора двуплечего коромысла с втулкой, регулировочными винтами и плечиками, направленными в противоположные стороны. Рычаги установлены на втулке коромысла с возможностью поворота и контакта с соответстующими им регулировочными винтами, установленными в плечиках коромысла, а упоры выполнены Г-образными. 5 ил.

РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий цилиндрический корпус, установленный в корпусе соосно двухкулачковый ротор с валом, камеры сгорания, выполненные в корпусе, подвижные упоры, выполненные с возможностью качания и контактирования с ротором, и механизм привода упоров, состоящий из дисков-копиров, связанных с валом ротора, и выполненных с возможностью контакта с ними рычагов, установленных на осях упоров, отличающийся тем, что механизм привода упоров снабжен системой регулирования, выполненной в виде закрепленной на валу ротора втулки с фланцем, на которой установлены диски-копиры, последовательно связанные между собой и с фланцем с возможностью их углового смещения один относительно другого и фланца и установленных на каждой оси упора двуплечего коромысла с втулкой, регулировочными винтами и плечиками, направленными в противоположные стороны, причем рычаги установлены на втулке коромысла с возможностью поворота и контакта с соответствующими им регулировочными винтами, установленными в плечиках коромысла, а упоры выполнены Г-образными.