РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ "ИЛЮША" Российский патент 1997 года по МПК F02B55/00 

Изобретение относится к двигателестроению.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (д.в.с.),содержащий корпус с цилиндрической плоскостью и камерой сгорания, вал и эксцентрично установленный в полости ротор с радиальными пазами, в которых размещены стаканы с возможностью радиального перемещения относительно ротора, днище которых расположены с возможностью постоянного контакта с поверхностью полости корпуса, причем в стаканах установлены поршни, кинематически связанные с валом, установленные с возможностью вращения относительно корпуса и радиального перемещения относительно стаканов, в стенках которых имеются газораспределительные окна, причем источник воспламенения расположен в камере сгорания, вал установлен эксцентрично осям ротора и полости корпуса [1]
Известен д. в. с. содержащий ротор-поршень, установленные на шейке кривошипного вала, с возможностью плоскопараллельного перемещения и корпус с рабочей камерой и радиальными пазами для размещения разделительных лопаток, контактирующих с рабочей поверхностью ротора-поршня и кинематически связаны с последними с помощью пальцев, входящих в его прорези, причем ротор-поршень в зоне контакта его рабочей поверхности с разделительными лопатками выполнен с плоскими гранями и параллельными последним прямолинейными прорезями, в которые входят пальцы разделительных лопаток [2]
Известны д.в.с. рядные и У-образные с КШМ, где возвратно-поступательные движения поршней в статистическом блоке цилиндров превращается во вращательное движение кривошипа и маховика.

Недостатками известной конструкции являются: ненадежная герметичность в роторных д.в.с. в рабочих объемах; cложность конструкций; более низкая топливная экономичность; большая металлоемкость; трудность (или невозможность) использования для создания самоприводных колес /без традиционных механизмов трансмиссии/.

Задачей изобретения являются создание самоприводных колес или обеспечение крутящего момента на ведущих колесах транспортных средств без использования традиционных механизмов трансмиссии; улучшение герметичности рабочих объемов; упрощения конструкции роторного д.в.с. использование массы двигателя в качестве маховика и экономия металла в связи с этим; использование сжатия горячей смеси как амортизирующего фактора; cоздание транспортных средств с меняющимися дорожными просветами; создание транспортных средств с комплектом взаимозаменяемых самоприводных колес с разными энергетическими показателями.

Поставленная задача достигается тем, что конструкция этого двигателя позволяет обеспечить крутящий момент на ведущих колесах транспортных средств без механизмов трансмиссии благодаря тому, что он выполнен с планетарным расположением поршней на ободе турбинного колеса, которые приводят в движение колесо, отталкиваясь /при расширении газов/ от радиально расположенных цилиндров на эксцентричной оси.

Известно, что герметичность рабочих объемов рядных двигателей более высокая по сравнению с герметичностью рабочих объемов роторных д.в.с. Здесь имеется возможность приметить эти качества рядных двигателей благодаря установке поршней на турбинное колесо, цилиндров радиально на эксцентричную ось внутри турбинного колеса. Конструкция упрощается благодаря вышеназванным изменениям.

Вращение турбинного колеса и блока цилиндров при работе двигателя позволяет использовать их массу в качестве маховика и экономить металл. Вертикальные колебания транспортного средства частично гасятся сжатыми и отработавшимися газами в цилиндрах двигателя. Используя гидравлику, есть возможность создавать транспортные средства с меняющимися дорожными просветами.

В комплексе с изменением дорожных просветов возникает возможность установки на транспортное средство других колес с другими энергетическими показателями.

На фиг.1 изображен роторный двигатель;на фиг. 2 схема газораспределения.

Роторный двигатель состоит из ведомого колеса 1 с центрирующими втулками 2, эксцентриковой оси 3, турбинного колеса 4 и шатунами 5 и поршнями 6 д.в. с. и шатунами 7 и поршнями 8 компрессорной установки, цилиндров 9 д.в.с. и цилиндров 10 компрессорной установки, эксцентрика 11 выпускного клапана 14 и эксцентрика 12 впускного клапана 13 компрессора, эксцентрика 15 и эксцентрика 16 впускного 17 и выпускного 18 клапанов д.в.с. фиксирующего цилиндрического кожуха 19, блок-картера 20 и механизма 21 клапанов 22.

Давление в результате самовоспламенения горючей смеси передается на поршни. Поршни, шарнирно соединенные с помощью шатунов к турбинному колесу, проталкивают турбинное колесо при каждом рабочем ходе, т.е. поворачивают турбинное колесо. Вместе с турбинным колесом поворачивается и блок цилиндров, которые создают инертный маховик. Передача крутящего момента с турбинного колеса на ведомое колесо осуществляется механизмом сцепления.

Д.В.С. работает следующим образом при запуске двигателя в первом цилиндре у блока цилиндров /цилиндр в расположенном вертикально под осью 3/ происходит воспламенение сжатой горючей смеси и расширение газов, т.е. рабочий ход. Начало такта, при закрытых клапанах 17 и 18 опережает на 5-10^o нижнюю мертвую точку и заканчивается, не доходя 15-20^o до ВМТ, где эксцентрик 16 открывает выпускной клапан 18 в цилиндре 9 д.в.с. /фиг. 2,схема газораспределения/. Начинается такт выпуска отработавших газов, эффективность которого повышается благодаря открытию выпускного клапана 14, опережающего на 90^o цилиндра компрессора в ВМТ и принудительной продувке при открывающемся впускном клапане 17 д.в.с. под действием эксцентрика 15. После прохождения поршня 15- 25^o ВМТ эксцентрик 16 закрывает впускной клапан 18 д.в.с. и далее в цилиндре 9 д.в.с. идет такт впуска /или нагнетания из компрессора/ в течение 65-75^o (А), после чего закрывается и впускной клапан 17 под действием эксцентрика 15 и ВМТ завершается сжатие и в этот момент впрыскивается топливо.

Возникающее после самовоспламенения рабочей смеси давление в первом из четырех цилиндров 9, расположенных в блок-картере 20, передается на поршень 6 и на шатун 5 д.в.с. Далее эта сила действует на турбинное колесо 4 и поворачивает его относительно оси 3. Вращение турбинного колеса и блок-картера 20 приводит во вращательное движение шатун 7, поршни 8 и цилиндры 10 компрессора. Сжатый воздух из цилиндра компрессора 7 передается по каналу 22 в отстающий от него по направлению вращения турбинного колеса 4 на 90^o цилиндр д. в.с. обеспечивая продувку его и увеличивая степень сжатия в нем благодаря эксцентрикам 11 и 12 и выпускному 13 и выпускному 14 клапанам.

Две центрирующие втулки 2 обеспечивают возвратно-поступательное движение поршней 6 и 8 в цилиндрах 9 и 10 относительно оси 3, смещенной на величину, равную 0,5 хода поршней от оси турбинного колеса. Фиксирующий цилиндрический кожух 19 закрепляет цилиндры 9 и 10 блок-картера 20. При включении механизма сцепления 21 приводится в движение ведомое колесо 1.

Для увеличения степени сжатия в цилиндре д.в.с. и достижения самовоспламенения горючей смеси рабочий объем компрессора увеличен на расчетную величину по сравнению с рабочим объемом цилиндра д.в.с.

Сопоставительный анализ предлагаемого роторного д.в.с. с прототипом показал, что он имеет следующие отличия:
поршни устанавливаются планетарно на турбинное колесо;
цилиндры устанавливаются радиально внутри турбинного колеса на эксцентричную ось;
кривошип становится статическим элементом двигателя;
крутящий момент снимается с турбинного колеса.

Таким образом роторный двигатель внутреннего сгорания с планетарным расположением поршней соответствует критерию "новизна". Сравнение предлагаемого роторного д. в.с. с известными техническими решениями в исследуемой области не позволило выявить в них признаки, которые отличают предлагаемвй д.в.с. от прототипов. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого роторного д.в.с. критерию "существенные отличия".

Использование роторного двигателя внутреннего сгорания с планетарным расположением поршней позволит создать:
транспортные средства, приводимые в движение без трансмиссии с помощью самоприводных колес двигателя;
возможно применять как на гусеничных движителях, так и рельсовых и безрельсовых транспортных средствах и мотоблоках;
позволит маневрировать энергетическими показателями транспортного средства, если комплектовать его набором колес-двигателей с разными энергетическими показателями;
позволит в сочетании с применением гидравлики создавать транспортные средства с изменяющимися дорожными просветами;
экономить металл.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: давление, возникающее в блоке цилиндров 5 д.в.с. в результате самовоспламенения горючей смеси передается на поршни 7, шарнирно соединенные с помощью шатунов 6 с турбинным колесом 3, поворачивают его при каждом рабочем ходе. Вместе с турбинным колесом поворачивается блок цилиндров 5, которые создают инерционный маховик. Передача крутящего момента с турбинного колеса 3 на ведомое колесо 1 осуществляется механизмом сцепления 20. 2 ил.

Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус, камеру сгорания, клапанный газораспределительный механизм, отличающийся тем, что он выполнен внутри ведомого колеса в виде планетарного механизма, где водилом является введенное в конструкцию двигателя специально турбинное колесо, на котором установлена шатунно-поршневая группа, а роль наружного колеса выполняет вращающийся внутри турбинного колеса блок радиально расположенных цилиндров с эксцентричной осью относительно оси турбинного колеса.