РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02B53/00 

изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Известен двигатель, содержащий корпус, наружную цилиндрическую часть со смежно установленными цилиндрами (шиберами), последние кинематически связаны с наружной частью и образуют с ней и с внутренней частью рабочие камеры [1].

Наиболее близким техническим решением к заявленному двигателю, является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, на котором соосно установлены наружная цилиндрическая часть с перегородками и внутренняя цилиндрическая часть со смежно установленными между собой на ней шиберами, которые кинематически связаны передаточным отношением 1:2 с наружной частью и образуют с ней и с внутренней частью рабочие камеры [2].

Недостатком известного двигателя является несовершенство рабочего цикла, который протекает не в одной рабочей камере и имеет длительные интервалы времени между процессами. Для перепускания смеси из одной рабочей камеры в другую конструкция известного двигателя имеет сложную систему каналов, клапанных отверстий и промежуточных полостей, а находящаяся в промежуточной полости сжатая смесь будет иметь большие утечки через клапанные отверстия, пока "ждет" образования последующей камеры.

Недостатком такой конструкции является также нецентричность, которая вызвана несимметричностью выполненных с одним пазом шиберов, имеющих скорость вращения в два раза большую, чем у самого роторного поршня. Задачей изобретения является получение более рационального рабочего цикла и устранение нецентричности.

Поставленная задача решается тем, что роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержит корпус, на котором соосно установлены наружная цилиндрическая часть с перегородками и внутренняя цилиндрическая часть со смежно установленными между собой на ней шиберами, которые кинематически связаны передаточным отношением 1: 2 с наружной частью и образуют с ней и внутренней частью рабочие камеры, причем внутренняя часть на корпусе закреплена жестко, наружная часть установлена подвижно на корпусе и имеет четыре перегородки, а торцевая крышка жестко закреплена на корпусе.

На фиг. 1 показано устройство роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, на фиг. 2 - то же, вид сверху (разрез А-А на фиг. 1); на фиг. 3 - то же, вид в аксонометрии с разрезом; на фиг. 4 - схематический разрез двигателя с диаграммой рабочего цикла.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит пластину 1, являющуюся частью корпуса, к которой крепится вся конструкция двигателя, при бескорпусном варианте эта пластина является частью рамы, и внутреннюю цилиндрическую часть, выполненную в виде статора 2, в последнем установлены на подшипниках валы шиберов. Шиберы выполнены в виде вписанных цилиндров 3 и 4 и снабжены шестернями 5 и 6. Наружная цилиндрическая часть содержит установленные на статоре на подшипниках и стянутые болтами 7 шестерню 8, кожух 9 для смазки, имеющий на торцевой стенке шлицы для съема нагрузки, уплотнительное кольцо 10 для смазки и роторный поршень 11 с перегородками (секторами) 12. С торца статор имеет две уплотнительные призмы 13, которые занимают пространство между траекториями движения перегородок (секторов) и кромок вписанных цилиндров. Концы этих призм вставлены в отверстиях торцевой крышки и пластины 1. Притянутые гайками они образуют разъемное соединение статора с торцевой крышкой и корпусом двигателя.

Наружная цилиндрическая часть может быть подвижно установлена на оси корпуса, снабжена валом для снятия нагрузки и иметь четыре перегородки (сектора).

Поверхность между перегородками (секторами) выполнена с уменьшенным радиусом кривизны для ликвидации линии обкатывания и получения рабочих камер между кромками шиберов (цилиндров). Торцевая крышка жестко закреплена на корпусе, имеет со стороны одного шибера (цилиндра) впускное выпускное окна напротив рабочих камер, а со стороны другого шибера имеет запальную свечу, контакты которой расположены в углублении крышки, сообщающейся с камерами.

При сгорании смеси в рабочих камерах создается давление на стенки перегородок (секторов) 12 и приводится во вращение роторный поршень 11, шестерня 8 и кожух 9 для смазки со сшлицами для съема нагрузки. Таким образом, в двигателе происходит снятие нагрузки непосредственно с роторного поршня.

Вращение от шестерни 8 передается к шестерням 5 и 6 и тем самым обеспечивается кинематическая связь между роторным поршнем и шиберами (цилиндрами) 3 и 4. Система смазки у двигателя имеет некоторую особенность. При вращении кожуха для смазки смазывающее вещество под действием центробежных сил, приобретенных во время движения по кругу, занимает дальнее от оси вращения положение и сосредотачивается между боковой стенкой кожуха и венцом шестерни 8. Подачу смазки к подшипникам и зубьям шестерней можно обеспечить отражателями и каналами, установив их на старое. Крепление статора к корпусу произведено через уплотнительные призмы, а подшипники роторного поршня установлены на статоре.

Конструкция двигателя имеет два раза меньшую длину по сравнению с прототипом, проще и удобнее для ремонта. Подшипники крепления роторного поршня у него расположены вблизи рабочих камер, поэтому они надежнее обеспечат необходимый зазор вокруг секторов, чем подшипники, расположенные от рабочих камер вообще по другую сторону двигателя, кроме того они будут испытывать значительно меньшую нагрузку, а это значит будет уменьшен вес двигателя.

Впуск горючей смеси начинается с положения V_1min (см. фиг. 4), где в верхней половине двигателя между перегородками (секторами) образуется камера v₁. Увеличивая свой объем до V_1max, камера всасывает горючую смесь и дозаряжается за счет опаздывания впуска. Затем происходит процесс сжатия.

После образования в нижней половине двигателя камеры V₂ происходит перепускание сжатой смеси из уменьшающейся камеры V₁, в увеличивающуюся камеру V₂ через зазор между роторным поршнем и шибером (цилиндром). Объем сжатой смеси будет наименьшим в положении (V₁+V₂)_min. Не доходя до этого положения на свечу подается искра, смесь воспламеняется и затем происходит "рабочий ход" . Выпуск сгоревших газов начинается с предварения не доходя положения V_2max и кончается в положении _2min.

При вращении роторного поршня 11 четыре рабочие камеры, расположенные между перегородками (секторами) 12, движутся по кругу, принимая минимальные объемы в положениях напротив шиберов (цилиндров) и максимальные - между шиберами (цилиндрами), каждая отдельно взятая рабочая камера, проходя напротив впускного окна, расширяется, всасывая горючую смесь, затем подходя, к положению против шибера (цилиндра) со свечой в твердой крышке, сжимается до объема камеры сгорания, в которой происходит воспламенение горючей смеси, затем двигаясь, к положению между шиберами (цилиндрами), расширяется и под действием воспламененной смеси совершает "рабочий ход", и наконец, проходя мимо выпускного окна, сжимается, выталкивая образованные при сгорании выпускные газы, и уходит к впускному окну.

Конструкция двигателя имеет более рациональный рабочий цикл, протекающий в движущихся по кругу рабочих камерах без перепускания газов между ними и без интервалов между рабочими процессами. Движение газов происходит в виде непрерывного потока, поступающего через впускное окно, величиной во всю рабочую камеру, проходящего по дуге и выходящего через выпускное окно, величиной также во всю рабочую камеру. Процесс "рабочий ход" протекает непрерывно, приводя в движение роторный поршень на протяжении полного его оборота. В конструкции двигателя отсутствует нецентричность благодаря выполнению шиберов с двумя симметричными пазами. Все эти преимущества также позволяют достичь большой скорости вращения роторного поршня, при которой будет легче разрешить проблему уплотнения рабочих камер, и будет полнее происходить сгорание смеси.

Изобретение относится к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания и позволяет получить рациональный рабочий цикл. Соосно корпусу двигателя установлены наружная цилиндрическая часть с перегородками и внутренняя цилиндрическая часть со смежными шиберами. Шиберы связаны передаточным отношением 1:2 с наружной цилиндрической частью. Внутренняя цилиндрическая часть жестко закреплена на корпусе, а наружная цилиндрическая часть установлена подвижно. Торцевая крышка жестко закреплена на корпусе. 4 ил.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, на котором соосно установлена наружная цилиндрическая часть с перегородками и внутренняя цилиндрическая часть со смежно установленными между собой на ней шиберами, которые кинематически связаны передаточным отношением 1 2 с наружной частью и образуют с ней и внутренней частью рабочие камеры, отличающийся тем, что внутренняя часть на корпусе закреплена жестко, наружная часть установлена подвижно на корпусе и имеет четыре перегородки, а торцевая крышка жестко закреплена на корпусе.