РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ Российский патент 2000 года по МПК F02B57/00 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкциям роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может использоваться в качестве силовых установок различных машин (преимущественно для транспортных средств).

Известен двигатель внутреннего сгорания, в котором поршни, работающие в звездообразном блоке с числом цилиндров п. 4, передают энергию на находящееся в плоскости скользящее кольцо, внутри которого находится эксцентрик, установленный на гладком валу в центре звезды. В плоскости выпускных отверстий цилиндров находится перегородка и плоскость турбины. Турбина, установленная на эксцентриковом валу, должна преобразовывать энергию отработавших газов в дополнительную энергию вращения, удлинять рабочие такты цилиндра и выполнять еще следующие задачи: обеспечивать дополнительное использование энтальпии как расширение камеры сгорания; перед тем или иным открытым выпускным отверстием создавать разрежение, которое должно ускорять газообмен вплоть до совершения полного 360-градусного 4-тактного цикла, турбина охлаждает отработавшие газы, перемешивает их и подает к катализатору (см. пат. Германии N 4438865 C2, кл. F 02 B 75/22). Недостатком данного двигателя является сложность конструкции, большая материалоемкость, невысокая экономичность.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с боковыми крышками, ротор с цилиндрами, жестко связанный с прямым выходным валом и установленный в корпусе, поршни с роликами, установленные в цилиндрах с образованием камер сгорания, направляющий элемент, установленный соосно с осью вращения ротора, при этом ротор выполнен цилиндрическим, направляющий элемент - в виде пазов по овалу Кассини, расположенных на боковых крышках ротора в плоскостях, параллельных торцам ротора, оси цилиндров выполнены тангенциально относительно оси вращения ротора, поршни выполнены со штоками, а ролики размещены на штоках и установлены в пазах направляющего элемента (см. пат. РФ N 1834980, кл. F 02 B 57/00).

Недостатком данного двигателя являются невысокие экономичность и мощность, невысокий КПД.

Наиболее близким по технической сущности и принятым авторами за прототип является двигатель внутреннего сгорания, содержащий вращающийся блок цилиндров, поршни, размещенные в цилиндрах, шатуны и пальцы, систему зажигания, систему подачи топливной смеси, систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы (см. пат. РФ N 2105891, кл. F 02 B 57/00, F 01 B 13/00).

Недостатком данного двигателя являются невысокие экономичность и мощность, большая материалоемкость.

Задачей изобретения является повышение экономичности, мощности, уменьшение металлоемкости, исключение возвратно-поступательного движения поршней, повышение экологичности путем снижения шума при работе. Поставленная задача достигается тем, что роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий вращающийся блок цилиндров, поршни, пальцы, шатуны, систему зажигания, систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы, снабжен кожухом, нижней крышкой блока, кольцом с приливами по периметру и с двумя дополнительными приливами, эксцентриками синхронизации, размещенными своей верхней частью в дополнительных приливах, а нижней частью - в нижней крышке блока, кольцо посредством приливов связано с шатунами при помощи пальцев, выпускной коллектор выполнен в виде турбины, состоящей из кольцевого желоба, размещенного на блоке цилиндров с возможностью вращения, и неподвижного сектора, выполненного в виде части желоба с отверстиями и лопатками, расположенными между отверстиями, причем отверстия сообщены общей трубой для выхлопа газов, а кольцевой желоб установлен с возможностью перемещения относительно части неподвижного желоба.

На фиг. 1 дан общий вид роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением;
фиг. 2 - показан двигатель, вид сверху;
фиг. 3 - дана схема соединения поршней с кольцом;
фиг. 4 - дана схема соединения кольца с эксцентриками;
фиг. 5 - показан двигатель, вид снизу.

фиг. 6 - дан неподвижный сектор.

фиг. 7 - дан выхлопной коллектор в разрезе.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением содержит кожух 1, в котором установлен вращающийся блок цилиндров 2, который состоит из корпуса 3, на котором крепятся цилиндры 2; в данном случае n = 3, то есть четыре цилиндра 4, в которых расположены поршни 5, последние соединены с помощью шатунов 6 с вращающимся на эксцентрике 7 кольцом 8, кольцо 8 соединено двумя эксцентриками синхронизации 10 с блоком цилиндров, верхняя крышка блока цилиндров 2 выполнена в виде впускного коллектора 11, который соединен с карбюратором 12, последний соединен с воздушной турбиной 13 при помощи воздуховода 14. Подача топлива в карбюратор осуществляется электрическим топливным насосом 15, который соединен с карбюратором 12 топливопроводом (на фиг. не показано). Зажигание рабочей смеси обеспечивается электронной системой зажигания, состоящей из магнитов 16, электрического датчика 17, коммутатора, катушки 19 зажигания высокого напряжения и контактной пластины 20, проводов (на фиг. не показано) низкого и высокого напряжения, при этом двигатель снабжен стартером 21. Выхлопные газы через окно (на фиг. не показано) поступают в выпускной коллектор 22 системы отвода выхлопных газов, выполненный в виде турбины, отработанные газы удаляются через окно 23 вышеуказанной системы, вал 24 жестко связан с блоком цилиндров 2. Роторно-поршневой двигатель также содержит нижнюю крышку блока. Кольцо 8 выполнено с приливами 25 по периметру и двумя дополнительными приливами 26, с установленными в них подшипниками качения (на фиг. не показано). Эксцентрики синхронизации 10 размещены своей верхней частью в дополнительных приливах 26, а нижней частью - в нижней крышке блока (на фиг. не показано), поршни 5 соединены с помощью шатунов 6 с кольцом 8 посредством пальцев 9, размещенных в приливах кольца 8, выхлопной коллектор 22 выполнен в виде турбины, состоящей из кольцевого желоба 27, размещенного на блоке цилиндров с возможностью вращения, и неподвижного сектора 28, выполненного в виде части неподвижного желоба с отверстиями 29 и лопатками 30, расположенными между отверстиями 29, причем отверстия 29 сообщены общей трубой для выхлопа газов 31, а кольцевой желоб 27 установлен с возможностью перемещения относительно части неподвижного желоба.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением работает следующим образом.

При включении стартера 21 начинает вращаться блок цилиндров 2.

Топливо при помощи электрического насоса 15 подается в карбюратор системы подачи топливной смеси, при этом воздух нагнетается турбиной 13 и через воздухопровод 14 поступает в карбюратор 12, образовавшаяся рабочая смесь через впускной коллектор 11 и окно в цилиндре 4 поступает в цилиндр 4, при вращении блока цилиндров 2 происходит сжатие рабочей смеси в точке A, в этот момент сигнал постоянного магнита 16 снимается датчиком 17 и подается на коммутатор 18 и катушку зажигания 19, при этом высокое напряжение подается на контактную пластину 20, проскакивает искра и зажигается рабочая смесь, создается высокое давление газов, которое передается на поршень 5, соединенный с шатуном 6; с помощью пальцев 9, посредством шатуна 6 это давление передается на кольцо 8, расположенное на эксцентрике 7, и блок цилиндров начинает вращаться. При вращении блока цилиндров 2 открывается выпускное окно 23, через которое газы поступают в выпускной коллектор 22, и далее в выпускное окно 23, расположенное в кожухе 1. После одного оборота блока цилиндров 2 цикл повторяется. Порядок работы цилиндров 4 последователен 1, 2, 3, 4 плюс n.

Эксцентрики синхронизации 10 обеспечивают синхронизацию вращения блока цилиндров 2 и кольца 8. При вращении кольца 8 тяговое усилие вращения передается через эксцентрики синхронизации 10 блоку цилиндров 2.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- повышение экономичности и мощности;
- уменьшение металлоемкости;
- уменьшение нагрузок на вал за счет исключения возвратно-поступательного движения поршней;
- уменьшение коэффициента трения;
- повышение КПД;
- повышение плавности работы двигателя;
- повышение экологичности.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкциям роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может использоваться в качестве силовых установок различных машин, преимущественно для транспортных средств. Изобретение позволяет повысить экономичность, мощность, уменьшить металлоемкость, исключить возвратно-поступательное движение поршней, повысить экологичность. Двигатель содержит вращающийся блок цилиндров, поршни, пальцы, шатуны, электронную систему зажигания, систему подачи топливной смеси. Двигатель снабжен кожухом, нижней крышкой блока, кольцом с приливами по периметру и двумя дополнительными приливами. Эксцентрики синхронизации размещены своей верхней частью в дополнительных приливах, а нижней частью - в нижней крышке блока. Поршни соединены с помощью шатунов с кольцом посредством пальцев, размещенных в приливах кольца. Выпускной коллектор выполнен в виде турбины, состоящей из кольцевого желоба, размещенного на блоке цилиндров с возможностью вращения, и неподвижного сектора, выполненного в виде части желоба с отверстиями и лопатками, расположенными между отверстиями. Отверстия сообщены общей трубой для выхлопа газов. Кольцевой желоб установлен с возможностью перемещения относительно части неподвижного желоба. 7 ил.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий вращающийся блок цилиндров, поршни, пальцы, шатуны, систему зажигания, систему подачи топливной смеси, систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы для выхлопа газов, отличающийся тем, что он снабжен кожухом, нижней крышкой блока, кольцом с приливами по периметру и двумя дополнительными приливами, эксцентриками синхронизации, размещенными своей верхней частью в дополнительных приливах, а нижней частью - в нижней крышке блока, система зажигания выполнена электронной, поршни соединены шатунами с кольцом посредством пальцев, размещенных в приливах кольца, выпускной коллектор выполнен в виде турбины, состоящей из кольцевого желоба, размещенного на вращающемся блоке цилиндров, и неподвижного сектора, выполненного в виде части неподвижного желоба с отверстиями и лопатками, расположенными между отверстиями, причем отверстия сообщены общей трубой для выхлопа газов, а кольцевой желоб установлен с возможностью перемещения относительно части неподвижного желоба.