РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F01C1/352 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в автомобильной, тракторной, авиа- и другой технике.

Известны схемы роторных двигателей с заслонками, шарнирно укрепленными на роторе, т. е. качающимися относительно ротора (Автомобильные РПД. Н.С. Ханин, С. Б. Чистозвонов. - М.: Машгиз, 1964, стр. 40). В этих двигателях возникают большие трудности с уплотнением шарнирных сопряжении рычагов с ротором и башмаком, высока нагруженность этих сопряжений, а также наличие знакопеременных инерционных нагрузок, действующих на рычаги и ротор через шарнирные сопряжения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является роторно-поршневой двигатель с вращающимися заслонками, предложенный С. Бейлиным (Автомобильные роторно-поршневые двигатели. Н.С. Ханин, С.Б. Чистозвонов. - М.: Машгиз, 1964, стр. 42). Двигатель Бейлина состоит из корпуса с цилиндрической расточкой, внутри которой вращается ротор, имеющий одну, две или больше лопастей. В цилиндрических отверстиях, оси которых параллельны оси ротора, расположены заслонки-золотники с выемками, сопрягающимися с лопастями ротора. Наружная цилиндрическая поверхность заслонки без скольжения сопрягается с поверхностью впадин ротора. Сопряжение ротора и заслонок достигается путем синхронизации их вращения с помощью шестерен. Двигатель имеет боковины, входные и выходные отверстия и свечи зажигания.

Это решение имеет следующие недостатки: сложность изготовления деталей, в частности, ротора с лопастями, корпуса с цилиндрическими полуотверстиями под заслонки, самих заслонок, шестерен; практически невозможно обеспечить уплотнения рабочих отсеков вследствие разрыва сопряжения ротора, корпуса и заслонки, что приведет к утечке заряда из одного отсека в другой.

Указанные недостатки затрудняют промышленный выпуск этого двигателя.

Задачей заявляемого изобретения является создание конструкции роторно-поршневого двигателя, не имеющего вышеперечисленных недостатков и пригодного для промышленного производства, способного заменить двигатель с кривошипно-шатунным механизмом.

Реализация поставленной задачи достигается тем, что в известный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с вращающимся ротором с лопастями, выполняющими роль поршней, заключенным в корпус с цилиндрической расточкой, закрытый с двух сторон боковинами, имеющий также заслонки, входное и выходное отверстия, свечи зажигания, введены новые признаки, как-то: на роторе между лопастями вновь установлены коромысла, имеющие возможность качания на осях за счет кривизны вновь введенных кулачков. Заслонки выполнены в виде камер сгорания, имеющих возможность качания на осях и корпуса которых контактируют с внешней поверхностью лопастей и коромысел, образующих вместе с боковинами и корпусом замкнутый рабочий отсек.

Камеры сгорания, клапана, свечи зажигания находятся в головках, расположенных по внешней окружности корпуса.

За счет введения новых признаков достигается следующее: легко решается проблема уплотнения рабочих отсеков за счет применения уплотняющих пластин с пружинами по периметру камеры сгорания, на коромысле и на лопастях ротора.

Конструкция позволяет объединять на одном валу несколько двигателей в блок, не имеет зубчатых механизмов.

Технология изготовления деталей не отличается большой сложностью и при изготовлении не требует специального оборудования.

На фиг.1 изображен внутренний вид роторно-поршневого двигателя,
на фиг.2 - разрез общего вида по А-А,
на фиг.3 изображен ротор и его элементы без коромысел,
на фиг.4 изображено коромысло и его элементы,
на фиг.5 изображена камера сгорания и ее элементы,
на фиг.6 - вид Б с фиг.1 расположение клапанов и свечи зажигания.

Двигатель состоит из корпуса 1, по внешней окружности которого расположены головки 2 и 3, два выпускных окна 4 и 5. В головках 2, 3 находятся подвижные камеры сгорания 6 и 7 и по два клапана 8 и 9 (фиг.6), один из которых предназначен для впуска горючей смеси, другой - для впуска воздуха. В каждой головке 2, 3 имеется по одной свече 10 для поджига горючей смеси электрической искрой.

В корпусе 1 имеется цилиндрическая расточка, внутри которой находится ротор 11. Ротор 11 через подшипники 12 (фиг.2) опирается на боковины 13 и 14, которые крепятся к корпусу 1. Ротор 11 (фиг.3) состоит из двух щек 15 и 16, на одной из которых (16) находится вал отбора мощности 17, на который устанавливается подшипник 12, на другой щеке (15) - вал для установки другого подшипника 12. Для образования окружности ротора имеются два сегмента 18 и 19, которые образуют лопасти 20 с рабочей поверхностью (на фиг.1 показана штрихпунктиром). Между лопастями 20 находятся коромысла 21 и 22, соединенные с сегментами 18 и 19 осями 23 (коромысла 21 и 22 на фиг.1, 2 заштрихованы, на фиг. 4 изображено отдельно). Коромысла 21 и 22, сегменты 18 и 19 имеют одинаковый радиус закругления и образуют замкнутую окружность ротора. Элементами коромысел 21, 22 являются также лобовая часть 24, отверстие 25 для установки оси 23, а также приливы 26 и 27. Внутри ротора 11 находятся три кулачка 28 и 29, посаженных на неподвижную относительно корпуса ось 30, которая крепится к боковине 13. Камера сгорания 6 и 7, выполняющая роль заслонок (отдельно изображена на фиг.5), состоит из корпуса 31, внутри которого имеется полость 32, которая заполняется горючей смесью и которая вместе с коромыслом 21, боковинами 13 и 14, корпусом двигателя 1 и рабочей поверхностью лопасти 20 (поршнем) образуют рабочий отсек. Отверстие 33 служит для установки оси 34. Шкив 35 служит для передачи мощности. Внутри корпуса 1 на осях 36 находятся заслонки 37. Между камерами сгорания 6 и 7 и корпусами головок 2, 3 установлены пружины 38. На корпусах 31 камеры сгорания 6, 7, на лобовой части 24 коромысел 21, 22 с трех сторон рабочей поверхности лопасти 20 ротора 11 выполнены канавки 39 для установки уплотняющих подпружиненных пластин.

Работает двигатель следующим образом.

Начальное вращение ротора 11 осуществляют вручную или стартером. При положении ротора 11, когда коромысло 21 своей лобовой частью 24 окажется в условной точке 40 (фиг. 1), через клапан 8 в полость 32 камеры сгорания 6 впрыскивается под давлением горючая смесь, которая поджигается от свечи 10 электрической искрой в момент, когда лобовая часть 24 коромысла 21 окажется в условной точке 41. В результате сгорания горючей смеси в камере 32 резко повышается давление, коромысло 21 за счет давления и кривизны кулачков 28 лобовой частью 24 проваливается к центру ротора 11, открывая рабочую поверхность (поршень) 20 ротора 11, на которую начинают давить газы. Под давлением этих газов ротор 11 проворачивается, одновременно перемещая коромысло 21. Максимально использовав давление газов, коромысло 21 за счет кривизны кулачка 29 начинает подниматься от центра ротора 11, вытесняя отработанные газы через выходное окно 5. Заслонка 37 предохраняет попадание отработанных газов в головку 3. В районе условной точки 42 коромысло 21 занимает исходное положение. Синхронно все этапы работы повторяются в головке 3 со своей камерой сгорания 7 и коромыслом 22. Здесь отработанные газы вытесняются через выходное окно 4.

В момент, когда ротор 11 повернулся на 180^o (в двигателе с двумя головками), коромысла 21, 22 заняли исходные положения (лобовые части в условных точках 40 и 42) в полость 32 камеры сгорания 6 и 7 впрыскивается воздух, который вытесняет остатки отработанных газов, одновременно охлаждая стенки рабочего отсека. Движения коромысел 21, 22 и камеры сгорания 6, 7 на участке 180-360^o аналогичны движениям на участке 0-180^o.

Таким образом, за один оборот ротора 11 в двигателе совершается два цикла: первый - рабочий (0-180^o для двигателя с двумя головками) и второй - продувка (180-360^o).

Схема двигателя, описанная выше, позволяет иметь количество головок, а соответственно и камер сгорания и коромысел, сколь угодно, но не менее двух (во избежание нарушения баланса центробежных сил). Легко решается проблема уплотнения рабочих отсеков за счет применения уплотняющих пластин с пружинами по периметру камеры сгорания, на коромысле и на роторе (см. чертежи).

Конструкция позволяет объединять на одном валу несколько двигателей в блок, не имеет зубчатых механизмов.

Технология изготовления деталей не отличается большой сложностью и при изготовлении не требует специального оборудования.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что на роторе между лопастями установлены коромысла, имеющие возможность качания на осях за счет кривизны кулачков. Заслонки выполнены в виде камер сгорания, имеющих возможность качания на осях и корпуса которых контактируют с внешней поверхностью лопастей и коромысел, образующих вместе с боковинами и корпусом замкнутый рабочий отсек. Камеры сгорания, клапана, свечи зажигания находятся в головках, расположенных по внешней окружности корпуса. Таким образом, легко решается проблема уплотнения рабочих отсеков за счет применения уплотняющих пластин с пружинами по периметру камеры сгорания, на коромысле и на лопастях ротора. Конструкция позволяет объединять на одном валу несколько двигателей в блок и не имеет зубчатых механизмов. 6 ил.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней цилиндрической расточкой, закрытый с двух сторон боковинами, внутри которого расположен ротор, имеющий лопасти, выполняющие роль поршней, заслонки, клапаны подачи горючей смеси, свечи зажигания и выходные отверстия, отличающийся тем, что ротор снабжен расположенными между лопастями коромыслами, имеющими возможность качания на осях за счет кривизны вновь введенных кулачков, а заслонки выполнены в виде имеющих возможность качания на осях камер сгорания, корпуса которых контактируют с внешней поверхностью лопастей и коромысел, образующих совместно с корпусом и боковинами замкнутый рабочий отсек, а камеры сгорания, клапаны и свечи находятся в головках, расположенных по внешней окружности корпуса.