СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА РАБОЧЕЙ КАМЕРЫ ПРИ ПРЕОБРАЗОВАНИИ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ СГОРЕВШЕГО ТОПЛИВА В МЕХАНИЧЕСКОЕ ВРАЩЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к области двигателестроения.

Известен способ изменения объема рабочей камеры при преобразовании теплового расширения сгоревшего топлива в механическое вращение, заключающийся в образовании рабочих объемов камеры между поверхностями последней и двухконцевого ротора-поршня, установленного на валу и изменение его объема путем перемещения вращающегося ротора-поршня (патент СССР N 316251, МКИ F 02 B 53/00, 1967) [1]
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий двухсекционный корпус, выполненный из компрессорной и рабочей камер, двухконцевой ротор-поршень с уплотнительными элементами, установленный с возможностью перемещения в перпендикулярной плоскости относительно оси вращения вала, соединенного с выходным валом [1]
Недостатком известного способа и устройства для его осуществления являются сложность изготовления профилированной рабочей камеры, повышенный расход топлива и сложность конструкции.

Вышеперечисленные недостатки способа и двигателя внутреннего сгорания исключены в предлагаемом двигателе.

На чертеже изображен двигатель
Рабочие камеры двигателя, обеспечивающие четыре такта работы, состоят из двух противоположных камер 1 и 2 полукруглой формы и прямоугольного сечения. Камеры разделены между собой двумя участками вставки 3 и 4. На одном участке из них 3 расположена камера сжатия и сгорания 5. Камеры со вставками с обеих сторон закрыты крышками 6 и 7. Камера сжатия имеет впускное и выпускное отверстия. Впускное отверстие оборудовано односторонним клапаном 8. В средней части камеры сжигания установлена запальная свеча 9.

В отверстиях боковых крышек, проходящих через центр построения полукруглой формы камер, установлены два составных вала 10 и 11. Средняя часть этих валов имеет прямоугольное сечение и продета в пазы 12 челнокообразных поршней 13 и 14. На поверхностях периметра поршней нарезаны зубья, входящие в зацепление с центральной шестерней 15, расположенной в средней части вставок и укрепленной на коренном валу 17, на конце которого укреплен маховик 22.

Двигатель может монтироваться многорядным (многокамерным) поз.А. Стенки камер снабжены полостями для охлаждающей жидкости или ребрами охлаждения. На концах валов 10 и 11 установлены шестерни 18 и 19, входящие в зацепление с валом 17 через шестерню 20. Шестерни 18 и 19 с валами 10 и 11 сообщены через храповики 21 и передавать от них или к ним усилие могут только в одну сторону. На корпусе камер расположены: окна 23, сообщающие камеру с карбюратором и 24, сообщающие камеры с атмосферой. Во вставках 3 и 4 установлены перемещающиеся упругие упоры 25 и 26, предназначенные для передачи кинетической энергии перемещающихся по радиусу поршней поршням, начинающим такое движение.

При вращении маховика 22 и шестерни 15 в сторону стрелки, поршни 13 и 14 верхней и нижней -от зацепления с шестерней 15 придут в движение. Верхний поршень, ограниченный средней частью вала 27 и возможностью перемешаться в горизонтальной плоскости, начнет перемещаться по радиусу влево, как показано стрелкой и обозначением промежуточного положения. Храповик вала 10 в это время находится в зацеплении с шестерней 18, а следовательно, и с маховиком, обеспечивающим вращение поршня как с помощью шестерни 15, так и через вал 10.

Нижний поршень 14 от вращения шестерни 15 будет перемещаться в горизонтальной плоскости параллельно нижней линии вставки. Храповик 21 вала 11 находится выключенным, а сам вал 11 зафиксирован от проворота. Фиксация валов производится самими храповиками в зависимости от их положения. Верхний поршень по пути своего перемещения за счет сокращения объема в камере производит сжатие рабочей смеси, находящейся в ней, до расчетного усилия, на которое рассчитана пружина клапана 8. Давление рабочей смеси, превысив сопротивление пружины, затем откроет клапан и рабочая смесь, находящаяся в объеме перед верхним поршнем, переместится в камеру сжатия 5. Создаваемое за верхним поршнем от его перемещения разрежение в камере автоматически уравновешивается поступающей через окно 23 рабочей смесью.

Ко времени открытия клапана камеры сжатия давлением рабочей смеси, нижний поршень будет находиться в зоне конца пути перемещения в горизонтальной плоскости и своей поверхностью перекроет выпускное окно. К концу перемещения верхнего поршня по радиусу он натолкнется на упругий упор 25 с одновременной подачей запальной искры на свечу. От удара верхнего поршня по упору 25 кинетическая энергия его передается нижнему поршню, окончившему к тому времени движение в горизонтальной плоскости. От взрыва рабочей смеси и кинетической энергии верхнего поршня нижний поршень при сцепленном храповике 21, совершая такт рабочего хода, начнет перемещение по радиусу, передавая энергию сгоревшего топлива маховику. Продукты сгоревшей рабочей смеси от предыдущего рабочего цикла, находящиеся в это время в нижней камере перед поршнем, выталкиваются наружу. К концу перемещения нижнего поршня по радиусу он уже с расцепленным храповиком наталкивается на упругий упор 26, передавая тем самым накопленную свою кинетическую энергию поршню 13, приводя его в движение по радиусу.

Использование: двигателестроение.

Сущность изобретения: для изменения объема рабочей камеры ее выполняют в виде двух противоположных камер полукруглой формы и прямоугольного сечения, в которых на двух осях вращения поршней, связанных вращением с центральным валом, установлены два челнокообразных поршня, а с наружной зубчатой поверхностью поршней связана центральная шестерня, расположенная в камере между поршнями, которая посредством центрального вала связана с маховиком. При вращении маховика поршни перемещаются в камерах - половина цикла прямолинейно, меняя концы поршней местами, а другую половину цикла перемещаясь по радиусу одним концом поршня и вращаясь другим концом вместе с валом крепления. При перемещении поршня в камере по радиусу объем камеры на участках перед поршнем и за поршнем изменяется. Один поршень камеры выполняет функцию компрессора, засасывая и сжимая рабочую смесь в камерах. Второй поршень в это время производит рабочий ход и выхлоп сгоревших газов. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ изменения объема рабочей камеры при преобразовании теплового расширения сгоревшего топлива в механическое вращение, заключающийся в образовании рабочих объемов камеры между поверхностями последней и двухконцевого ротора-поршня, установленного на валу, и изменения его объема путем перемещения вращающегося ротора-поршня в плоскости, перпендикулярной оси его вращения, отличающийся тем, что рабочий объем камеры выполняют полукруглой формы, а ротор-поршень в качестве шибера, один конец которого перемещают по радиусу, а второй поворачивают в точке вращения ротора-поршня с возможностью передачи вращения маховику, а для повторения цикла вращения в ту же сторону ротор-поршень за счет энергии маховика половину времени цикла перемещают прямолинейно в направлении длины ротора-поршня, при котором их концы меняют по радиусу камеры. 2. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий двухсекционный корпус, выполненный из компрессорной и рабочей камеры, двухконцевой ротор-поршень с уплотнительными элементами, установленный с возможностью перемещения в перпендикулярной плоскости относительно оси вращения вала путем соединения с последним посредством лысок на валу и продольного паза в роторе, выходной вал, связанный с валом ротора-поршня, отличающийся тем, что компрессорная и рабочая камеры выполнены полукруглой формы и разделены между собой составной вставкой, на одной части которой выполнена камера сжатия и сгорания с выпускным и впускным окнами, при этом на последнем установлен односторонний клапан, в другой в средней части вставки выходной вал с центральной шестерней и маховиком на конце, в каждой камере установлен двухконцевой ротор-поршень с концами полукруглой формы, на его торцевой поверхности выполнены зубья, а на каждом валу ротора-поршня закреплена шестерня с храповым механизмом для взаимодействия с центральной шестерней выходного вала.