РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ "РД-Т/3" Российский патент 2001 года по МПК F02B53/12 F02B57/06 F02B59/00 F01C1/00 F01C1/02 F01C1/67 F01C1/77 F01C1/08 F01C1/113 F01C1/22 F01C1/24 F01C1/30 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, имеющим корректирование вытеснителя в рабочей полости.

Известен роторно-поршневой ДВС, содержащий вращающийся на эксцентрике вала 3-х гранный вытеснитель, перемещающийся по эпитрохоидной траектории за счет синхронизирующих шестерней в нем с внутренним зацеплением и с одновременным выполнением ими функции масляного насоса (см. а.с. СССР 179118).

Известна роторно-поршневая машина с эпитрохоидной поверхностью для вытеснителя, имеющая конструктивный элемент ротора, контактирующий с равномерно закрепленными по окружности корпуса роликами (см. а.с. СССР N 1315624).

К основным недостаткам роторно-поршневых ДВС с многогранным ротором-вытеснителем и зубчатой передачей, обеспечивающей движение граней по растянутой эпитрохоиде, кроме низкой технологичности в процессе изготовления корпуса с полостью эпитрохоидной конфигурации относится отсутствие уплотнения между частями камеры сгорания, содержащими продукты горения смеси с более высоким давлением газов в той части камеры, которая удалена от выпуска, и с меньшим давлением их в прилегающей к выпуску части камеры сгорания. Неизбежный при этом перепуск газов из области повышенного давления в область пониженного и последующего выпуска их в атмосферу снижает эффективность преобразования сгорания топлива в работу и приводит к потере топлива вследствие преждевременного выпуска неотработавших продуктов сгорания. При этом сгорание перепускаемой в атмосферу части топлива создает более высокую температуру, что усиливает негативное воздействие уплотнения на поверхности эпитрохоиды, что связано с уменьшением ресурса роторно-поршневых ДВС.

Известен двигатель, содержащий корпус, имеющий овальную полость для трехгранного вытеснителя и позволяющий улучшить технологичность изготовления, но не оказывающий заметного влияния на другие, в данном случае присущие недостатки, не устраненные со времени изобретения двигателя (см. а.с. N 131592).

Наиболее близким по технической сути к заявленному решению устройству является роторный двигатель внутреннего сгорания, описанный в патенте РФ 2032809 и содержащий корпус с боковыми крышками, выполненной в нем рабочей камерой, трехгранный вытеснитель, механизм привода с эксцентричным корректором и валом, бесклапанную систему газообмена, шестерни внутреннего и наружного зацепления. Однако известный двигатель имеет высокие обороты по сравнению с поршневыми, что требует усложнения и увеличения коробки передач транспортных средств из-за небольшого передаточного отношения синхронизирующего механизма и необходимости снижения оборотов перед главной передачей. Кроме того, в известном решении усложнен отбор мощности на привод вспомогательных агрегатов и увеличен износ практически эпитрохоидной поверхности рабочей полости и больших скоростей перемещения контактирующих с ней уплотнений вытеснителя, работающих в условиях высокой термической напряженности. Это требует для изготовления двигателя более износостойких и дорогостоящих материалов.

Изобретение решает задачу увеличения долговечности, снижения себестоимости, повышения компактности и экономичности двигателя.

Выполнение двигателя обеспечивает получение заявленных эффектов за счет размещения сильно нагруженных элементов конструкции вне зоны высокой термической нагрузки и снижение контактных напряжений контактирующих в полости вытеснителя элементов с исключением перепуска неотработавших продуктов сгорания и улучшением полноты сгорания смеси.

Задача решается за счет того, что в роторном двигателе, содержащем корпус с боковыми крышками, выполненной в нем рабочей камерой, трехгранный вытеснитель, механизм привода с эксцентричным корректором и валом, бесклапанную систему газообмена, шестерни внутреннего и наружного зацепления, вытеснитель подвешен на эксцентричном корректоре через опоры вращения, жестко соединен с траверсой и выходным валом и размещен в рабочей камере эллипсной формы, а опоры вращения взаимодействуют с эллипсными поверхностями рабочих камер.

Эксцентричный корректор через опору вращения может быть подвешен на коленвалу с возможностью противоположного вращения с передаточным отношением 1: 1.

Вытеснитель может иметь вращение относительно коленвала с передаточным отношением 1:3.

На фиг. 1 показан общий вид двигателя, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение плоскостью А-А на фиг. 1; на фиг. 3, 4 - схема газообмена и положений вытеснителя в эллипсной рабочей полости через 30^o поворота вытеснителя; на фиг. 5-6 - кинематические схемы устройства двигателя.

Роторный двигатель на фиг. 1 состоит из корпуса с эллипсной поверхностью 2, в которой стенки окружная 3 и диаметральная 4, имеющие каналы 5, образуют рабочую полость 6 вытеснителя 7, который установлен на шейке 8 коленвала посредством эксцентриковой втулки 9.

Эта втулка установлена на шейке 8 в положении, обеспечивающем ее вращение в направлении, противоположном направлению вращения коленвала 10, и имеет шестерню 11 внешнего зацепления. Эта шестерня взаимодействует с шестерней 12 блока шестерен, шестерня 13 которого обкатывается по шестерне 14, жестко закрепленной на коленвалу 10 и имеющей зацепление с промежуточной шестерней 15 (см. схему на фиг. 5), с вытеснителем 7 жестко соединена траверса 16 с роликами 17, контактирующими с эллипсной поверхностью 18 рабочей полости. Другой торец траверсы 16 соединен через компенсирующую муфту 19 с выходным валом 20, а в отверстии 21 установлен с возможностью вращения второй конец коленвала. На конце вала 20 установлен противовес 22.

Работает двигатель следующим образом.

В изображенном на фиг. 2 положении вытеснителя в секторах к, л, м, образованных гранями вытеснителя и соответствующим участком эллипсной поверхности 2, одновременно осуществляется известные газодинамические процессы: в секторе к - воспламенение и рабочий ход, в секторе л - выпуск продуктов сгорания и продувка сектора, а в секторе м - впуск горючей смеси и сжатие ее.

После поворота грани БД вытеснителя до перекрытия вершиной Б окна 23 объем сектора м уменьшается, смесь сжимается до прохождения вершиной Б нижней точки с эллипсной поверхности 2. В этом положении грани БД в сжатой смеси оказывается свеча зажигания, установленная в отверстии 24, смесь воспламеняется, возрастают давление, температура смеси с продуктами сгорания. Объем сектора к начинает увеличиваться при дальнейшем вращении вытеснителя, происходит расширение смеси продуктов сгорания и первый рабочий ход ротора до смещения вершины Д к отверстию 25, после чего оно открывается прошедшей его вершиной Д и отработавшие продукты сгорания выходят в атмосферу сначала вследствие давления их, а затем вытесняются приближающейся гранью БД, в том числе и из камер сгорания p, при полном исключении перепуска неотработавших продуктов сгорания. Вершина Д к этому моменту открывает окно 23 и повторяются операции цикла описанным образом. Цикл работы двигателя соответственно повторяется другими гранями вытеснителя. Промежуточные положения вытеснителя при этом показаны на фиг. 3, поз. I-IV, фиг, 4, поз. V-XII.

Охлаждающая жидкость в каналах 5 стенок 3, 4 снижает нагрев эллипсных поверхностей 2, 18, роликов 17 траверсы 16 и шестеренчатых передач корректора, а также термическую напряженность материала вытеснителя.

Заполнение полностью продутых секторов новым зарядом смеси без смешивания ее с остатками продуктов сгорания улучшает эффективность преобразования энергии топлива в механическую работу.

Противовес 22 улучшает плавность вращения ротора, как и в известных решениях.

На фиг. 6 чертежа изображена кинематическая схема частной формы выполнения заявленного решения с вращением второго конца коленвала 8, 10 в подшипнике корпуса (условно не показан).

Непоказанные на фиг. 5 позиции деталей эксентриково-шестеренчатого корректора аналогичны этим позициям фиг. 6.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, имеющим корректирование вытеснителя в рабочей полости. Изобретение позволяет увеличить долговечность, снизить себестоимость, повысить компактность и экономичность двигателя. Роторный двигатель содержит корпус с боковыми крышками, выполненной в нем рабочей камерой, трехгранный вытеснитель, механизм привода с эксцентричным корректором и валом, бесклапанную систему газообмена, шестерни внутреннего и наружного зацепления. Вытеснитель подвешен на эксцентричном корректоре через опоры вращения, жестко соединен с траверсой и выходным валом и размещен в рабочей камере эллипсной формы. Опоры вращения взаимодействуют с эллипсными поверхностями рабочих камер. Эксцентричный корректор через опору вращения подвешен на коленвалу с возможностью противоположного вращения с передаточным отношением 1:1. Вытеснитель имеет вращение относительно коленвала с передаточным отношением 1: 3. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Роторный двигатель, содержащий корпус с боковыми крышками, выполненной в нем рабочей камерой, трехгранный вытеснитель, механизм привода с эксцентричным корректором и валом, бесклапанную систему газообмена, шестерни внутреннего и наружного зацепления, отличающийся тем, что вытеснитель подвешен на эксцентричном корректоре через опоры вращения, жестко соединен с траверсой и выходным валом и размещен в рабочей камере эллипсной формы, а опоры вращения взаимодействуют с эллипсными поверхностями рабочих камер. 2. Роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что эксцентричный корректор через опору вращения подвешен на коленвалу с возможностью противоположного вращения с передаточным отношением 1:1. 3. Роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что вытеснитель имеет вращение относительно коленвала с передаточным отношением 1:3.