ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02B53/00 

Предложенное изобретение относится к механике, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

В настоящее время известны роторные двигатели внутреннего сгорания с неравномерным движением (см. патент СССР N 847937, кл. F 02 B 55/00, опубликован в 1981 г. патент США N 2182269, кл.123-8.47, опубликован в 1939 г.).

Недостатком этих двигателей является малый коэффициент полезного действия и экономичность, что обусловлено неполным использованием энергии рабочего такта сгорания: направление рычагов и сил в механизме периодического изменения угловой скорости рабочих органов лопастей не всегда оптимально, часть энергии затрачивается на нейтрализацию инерционных сил поворачивающихся и колеблющихся элементов двигателя, имеющих сравнительно большую массу и возникающую при торможении и ускорении лопастей и деталей, с ними связанных.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является двигатель по патенту США N 2182269.

Этот двигатель содержит корпус с кольцевой рабочей камерой и рабочие органы, выполненные в виде лопастей: основные, кинематически связанные с валом механизма периодического изменения угловой скорости, размещенного в кожухе.

Механизм периодического изменения угловой скорости выполнен в виде кривошинно-шатунной передачи, малая шестерня которой имеет возможность обкатывания по неподвижной шестерне, установленной в корпусе соосно валу постоянной угловой скорости.

Задачей настоящего изобретения является повышение коэффициента полезного действия, экономичности и упрощение конструкции двигателя и его эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания дополнительно снабжен двумя жестко связанными между собой шайбами, в которых размещен вал постоянной угловой скорости, шестерней, жестко закрепленной на одной из шайб соосно валу, постоянной угловой скорости, механизмом периодического изменения угловой скорости лопастей, расположенном соосно валу постоянной угловой скорости и выполненном в виде полого ступенчатого вала, на большем диаметре которого закреплены лопасти, а на меньшем на шлицах шестерня, которая кинематически связана с шестернями-эксцентриками, входящими в зацепленные с неподвижной шестерней, закрепленной на одной из шайб, и тягами, соединенными с шестернями, одновременно входящими в зацепление с шестерней на полом ступенчатом валу, и с шестерней с внутренними зубьями, жестко связанной с чашками, в которых смонтированы шестерни-эксцентрики, цилиндром с крышкой, механизмом газораспределения, выполненном в виде впускных и выпускных патрубков, встроенных в другую шайбу и закрепленных в отверстиях плоского кольца, размещенного между указанной шайбой и крышкой с отверстиями, прижимаемого прижимами к крышке.

Двигателя внутреннего сгорания, дополнительно снабженного двумя жестко связанными между собой шайбами, в которых размещен вал постоянной угловой скорости, шестерней, жестко закрепленной на одной из шайб, механизмом периодического изменения угловой скорости лопастей, расположенном соосно на валу постоянной угловой скорости и выполненного в виде полого ступенчатого вала, на большем диаметре которого закреплены лопасти, а на меньшем на шлицах шестерня, которая кинематически связана с шестернями-эксцентриками, входящими в зацепление с неподвижной шестерней, закрепленной на одной из шайб, и которые тягами соединены с шестернями, одновременно входящими в зацепление с шестерней на полом ступенчатом валу и с шестерней с внутренними зубьями, жестко связанной с чашками, в которых смонтированы шестерни-эксцентрики, цилиндром, жестко связанном с чашками, и крышкой, соединенной шлицами с валом постоянной угловой скорости, механизмом газораспределения, выполненном в виде впускающих и выхлопных патрубков, встроенных в другую шайбу и закрепленных в отверстиях плоского кольца, размещенного между указанной шайбой и крышкой с отверстиями и прижимаемого прижимами к крышке, до настоящего времени известно не было.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемого двигателя в продольном разрезе Г-Г; на фиг.2 то же самое в поперечном разрезе А-А; на фиг.3 то же самое в поперечном разрезе Б-Б; на фиг.4 в разрезе тяги, шестерня, входящая одновременно в зацепление с шестерней на полом ступенчатом валу и с шестерней с внутренними зубьями, пластины, фиксирующие положение шестерни; на фиг.5 - разрез прижима и кольца с отверстиями Е-Е; на фиг.6 разрез выпускного патрубка Д-Д.

Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания состоит из жестко связанных между собой двух шайб 13 и 27 фиг.1, между шайбами 13 и 27 расположен цилиндр 1 фиг. 1, на внутренней поверхности которого закреплены лопасти 2 фиг.2 механизма периодического изменения угловой скорости. На внутренней поверхности шайбы 13 соосно отверстию в ней закреплена шестерня 14 фиг.1. Крышка 3 цилиндра 1 фиг. 1 закреплена с возможностью вращения в выточке в центре шайбы 27. Вал 4 фиг.1 постоянной угловой скорости установлен в шайбах 13 и 27 с возможностью вращения. На шлицах вала 4 постоянной угловой скорости жестко закреплена крышка 3 цилиндра 1.

Механизм периодического изменения угловой скорости состоит из полого ступенчатого вала 8 фиг.1, на большем диаметре которого жестко закреплены лопасти 9 фиг.2, на меньшем шестерня 10 фиг.1, шестерни 6 фиг.1 с внутренними зубьями, размещенной между чашками 5 и 7 фиг.1, шестерен 18 фиг.4, которые размещены на втулках 19 и осях 20 фиг.4 и находятся в зацеплении одновременно с шестернями 6 и 10, пластин 12 фиг.1 и 4, которые фиксируют положение шестерен 18 относительно оси валов 4 и 8 и расположены на втулках 11 фиг,1 на полом ступенчатом валу 8 и в которых на втулках 21 фиг.4 закреплены оси 20 с шестернями 18, тяг 17 фиг.1 и 4, которые одним концом смонтированы на втулках 16 фиг.1 и на шестернях-эксцентриках 15 фиг.1, а другим концом на втулках 22 фиг.4 на осях 20, на которых расположены шестерни 18. Шестерни-эксцентрики 15, входящие в зацепление с неподвижной шестерней 14, смонтированы в чашках 5 и 7 и имеют возможность вращаться относительно своих осей, а при их вращении тяги 17 могут перемещать шестерни 18 относительно шестерни 6 и поворачивать шестерню 10.

Чашки 5 и 7, шестерня 6, цилиндр 1, крышка 3 составляют одно целое и имеют возможность вращаться совместно с валом постоянной угловой скорости 4 в шайбах 13 и 27.

Полый ступенчатый вал 8 установлен с возможностью вращаться на валу постоянной угловой скорости 4.

На лопасти 2 и 9 фиг.2 установлены подпружиненные пружинами 30 фиг.2 пластины 28 и 29 фиг.2.

Пластины 28 и 29 обеспечивают герметизацию пространств между лопастями 2 и 9.

Механизм газораспределения образован отверстиями, выполненными по периферии в крышке 3, впускными и выпускными патрубками 25 и 26 фиг.1 и 6, которые закреплены в отверстиях неподвижного плоского кольца 24 фиг.1. Кольцо размещено между крышкой 3 и шайбой 27 и прижимается к крышке 3 прижимами 23 фиг. 5, которые размещены в шайбе 27. При вращении крышки 3 отверстия в них имеют возможность совмещаться с отверстиями в кольце 24 и патрубках 25 и 26.

Элементы систем питания и зажигания на фигурах не показаны, так как предлагаемый двигатель внутреннего сгорания может быть как карбюраторным, так и дизельным.

Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

При вращении связанных в одно целое деталей 1; 3; 5; 6; 7 совместно с валом постоянной угловой скорости 4 шестерни-эксцентрики 15 обкатываются по неподвижной шестерне 14 и тяги 17 перемещают шестерни 18, которые, обкатываясь по шестерне с внутренними зубьями 6, периодически поворачивают на некоторый угол шестерню 10 вместе с полым ступенчатым валом 8, на котором закреплены лопасти 9, относительно вала постоянной угловой скорости 4 с лопастями 2, закрепленными на внутренней поверхности цилиндра, сближая эти лопасти, что соответствует тактам сжатия и выхлопа, или удаляя их друг от друга, что соответствует тактам всасывания и сгорания.

При удалении лопастей друг от друга и совмещении отверстий в крышке 3 с отверстиями в кольце 24 и в патрубках 25 происходит процесс всасывания.

При сближении лопастей 2 и 9 и несовпадении отверстий будет происходить процесс сжатия.

При последующем расхождении лопастей 2 и 9 и сгорании топлива при несовпадении отверстий будет происходить процесс сгорания, при котором газы воздействуют на лопасти 2 и через цилиндр 1 и крышку 3 будут вращать вал постоянной угловой скорости 4 против часовой стрелки (см.фиг.2), но одновременно газы воздействуют на лопасти 9, которые будут вращать полый ступенчатый вал 8 по часовой стрелке (см.фиг.2), но вращение полого ступенчатого вала 8 по часовой стрелке через шестерни 10; 18; 6 и жестко скрепленные с шестерней с внутренними зубьями 6 чашки 5 и 7, цилиндр 1 и крышку 3 будет передаваться валу постоянной угловой скорости 4, вращая его также против часовой стрелки.

Таким образом давление газов на все лопасти используется для вращения вала постоянной угловой скорости 4 только в одном направлении, суммируя крутящие моменты на валах 4 и 8, создаваемые лопастями 2 и 9.

При последующем сближении лопастей 2 и 9 отверстия во вращающейся крышке 3 совмещаются с отверстиями в кольце 24 и выпускных патрубках 26, закрепленных в неподвижном кольце 24 для выпуска газов сгоревшего топлива это заключительный процесс выхлопа.

В сравнении с известным двигателем внутреннего сгорания по патенту США N 2182269^ кл.123-8.47 предлагаемый двигатель внутреннего сгорания имеет более высокий коэффициент полезного действия, проще в изготовлении и эксплуатации.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: в двигателе вращающийся цилиндр с закрепленными на внутренней поверхности лопастями жестко соединен с шестерней с внутренними зубьями, чашками, в которых смонтированы шестерни-эксцентрики, входящие в зацепление с неподвижной шестерней, соосной цилиндру, крышкой цилиндра, которая расположена на шлицах выводного вала. Внутри цилиндра расположен полый вал соосно цилиндру и выходному валу с закрепленными на нем лопастями и шестерней, которая связана с шестерней с внутренними зубьями шестернями, оси которых соединены тягами с эксцентрическими частями шестерен-эксцентриков, которые, обкатываясь по неподвижной шестерне при вращении цилиндра, тягами перемещают шестерни на осях, которые, обкатываясь по шестерне с внутренними зубьями, периодически поворачивают относительно цилиндра шестерню полого вала с лопастями в определенных местах цилиндра, и во время такта сгорания при расхождении лопастей крутящий момент передается от лопастей цилиндра непосредственно на выходной вал, а от лопастей полого вала через шестерню на нем и шестерни на осях на шестерню с внутренними зубьями и вращает цилиндр и выходной вал в том же направлении. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с кольцевой рабочей камерой, вал постоянной угловой скорости, расположенный внутри цилиндра, лопасти, размещенные внутри камеры с возможностью вращения вокруг оси вала постоянной угловой скорости, механизм периодического изменения угловой скорости лопастей, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя жестко связанными между собой шайбами, в которых размещен вал постоянной угловой скорости, шестерней, жестко закрепленной на одной из шайб, механизмом периодического изменения угловой скорости лопастей, расположенным соосно на валу постоянной угловой скорости и выполненным в виде полого ступенчатого вала, на большем диаметре которого закреплены лопасти, а на меньшем на шлицах шестерня, которая кинематически связана с шестернями-эксцентриками, входящими в зацепление с неподвижной шестерней, закрепленной на одной из шайб, и которые тягами соединены с шестернями, одновременно входящими в зацепление с шестерней на полом ступенчатом валу и с шестерней с внутренними зубьями, жестко связанной с чашками, в которых смонтированы шестерни-эксцентрики, и цилиндром с закрепленными на его внутренней поверхности лопастями. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что механизм газораспределения выполнен в виде впускных и выпускных патрубков, встроенных в другую шайбу и закрепленных в кольце с отверстиями, размещенном между указанной шайбой и вращающейся крышкой цилиндра с отверстиями, прижимаемыми прижимами к крышке.