РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С РЕГУЛИРУЕМОЙ МОЩНОСТЬЮ "СОКОЛ" Российский патент 2004 года по МПК F01C9/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к устройству двигателей внутреннего сгорания без коленчатого и распределительного валов.

Известны роторные, роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания, содержащие размещенный на эксцентриковом валу ротор, совершающий в рабочей камере сложное движение. Недостатком этих двигателей является сложность взаимодействия всех механизмов, высокая точность изготовления деталей, большая удельная металлоемкость.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания с качающимися поршнями (авторское свидетельство №1326746, 1987 г.), содержащий картерную полость, выполненную в виде раздельных камер нагнетания и сгорания, размещенных в них качающихся роторов-поршней, жестко связанных с валом привода, и выходной вал, связанный с валом привода при помощи механизма преобразования маятникового движения поршней во вращательное движение выходного вала.

Недостатком данного двигателя является сложность работы механизма преобразования маятникового движения поршней во вращательное движение выходного вала, высокая точность изготовления его деталей, ограниченная удельная мощность.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания “Сокол” (патент МД №786, 1997 г.), содержащий вал привода, на который жестко через торцевую крышку насажен полый цилиндр-ротор, внутри которого, через подшипники, на вал привода посажена муфта, на которую жестко посажены диски, по хордам которых с обеих сторон жестко расположены цилиндры, поршни которых шарнирно через шатун соединены с подпружиненным рычажным коромыслом, свободный конец которого упирается в подпружиненный храповик, шарнирно насаженный с внутренней поверхности цилиндрического ротора, тем самым возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре преобразуется во вращательное движение ротора, жестко насаженного на вал привода.

Недостатком данного двигателя является стесненность обслуживания поршневой группы, отсутствие возможности регулирования мощности двигателя в зависимости от нагрузки.

Целью настоящего изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания с регулируемой мощностью, в зависимости от нагрузки, путем выключения из работы отдельных цилиндров, при нахождении в покое поршней в отключенных цилиндрах, а также улучшение условий обслуживания поршневой группы.

Указанная цель достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания с регулируемой мощностью, содержащем ротор, представляющий собой полое кольцо, жестко посаженное на расположенный по его продольной оси вал привода, на который через подшипники насажены закрепленные с основанием муфты с жестко насаженными на них дисками, по хордам которых жестко посажены цилиндры, поршни которых шарнирно соединены шатуном с подпружиненным рычажным коромыслом, свободный конец которого свободно упирается в подпружиненный храповик, расположенный на внутренней поверхности ротора, согласно изобретению муфта выполнена прерывистой по длине, ротор посажен на вал в промежутке между муфтами, второй конец подпружиненного рычажного коромысла шарнирно посажен с эксцентриситетом относительно оси вала на шайбу, жестко посаженную на муфту, свободный конец коромысла имеет прорезь для свободного прохода зуба всасывания, а также перемещающуюся заслонку, обеспечивающую, по необходимости, свободный проход зуба через прорезь, выключая при этом цилиндр из работы, оставляя поршень в покое.

Описываемый двигатель содержит вал привода 1, проходящий по оси цилиндрической формы двигателя, на который через подшипники 2 насажены прерывистые муфты 3 с жестко посаженными дисками 4, на которых по хордам жестко посажены цилиндры 5 с поршнем 6, шарнирно соединенные шатуном 7 с подпружиненным рычажным коромыслом 8, свободный конец которого упирается в подпружиненный храповик 9, расположенный с внутренней стороны на цилиндрическом роторе 10, жестко посаженном на диск, который жестко установлен на валу привода 1 в промежутках между муфтами 3. Цилиндрический ротор 10 закрыт съемным кожухом 11.

На внутренней поверхности цилиндрического ротора 10 расположены выступы 12 всасывания горючей смеси, зуб зацепления 13 всасывания, выступ 14 выброса отработавших газов. В торцевой части цилиндра, со стороны камеры сгорания, расположены штуцеры 15 подачи и отвода охлаждающей жидкости, запальная свеча электрозажигания 16, клапаны со штоком 17 и 18 соответственно всасывания горючей смеси и выхлопа отработанных газов, а с боковой поверхности цилиндра расположены штуцер 19 подачи смазки и возвратная спиральная пружина 20, конец которой связан с подпружиненным рычажным коромыслом 8, при помощи шарнира 21 посаженным на шайбу 22, которая жестко посажена на муфту 3 с эксцентриситетом по отношению к центру вращения вала привода 1.

На свободном конце подпружиненного рычажного коромысла 8 со стороны цилиндра жестко прикреплена направляющая 23 с заслонкой 24, в которой имеется прорезь для свободного прохода зуба зацепления 13. Заслонка 24 жестко соединена с якорем соленоида (электромагнита) 25, а на направляющей 23 жестко посажен соленоид (электромагнит) 26, якорь которого проходит через отверстия в направляющей 23 и заслонке 24, и с противоположной стороны к рычажному коромыслу 8 жестко прикреплен концевой выключатель 27.

Двигатель крепится к основанию через муфту 3 в местах подшипников 2.

На фиг.1 показан поперечный разрез двигателя;

на фиг.2 - продольный разрез двигателя;

на фиг.3 - монтаж приспособления регулирования мощности двигателя;

на фиг.4 - разрез по А-А.

Работа роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с регулируемой мощностью заключается в следующем.

При вращении ротора 10 от стартера зуб зацепления 13 всасывания свободно упирается в верхний конец подпружиненного рычажного коромысла 8 и перемещает его через шатун 7, шарнирно связанный с поршнем 6. При перемещении поршня 6 выступ всасывания 12, нажимая на шток всасывания 17, открывает клапан всасывания горючей смеси - происходит всасывание горючей смеси в камеру сгорания. При достижении поршнем правого крайнего положения, вследствие наличия эксцентриситета осей вращения 21 рычажного коромысла 8 и ротора (вала привода 1) зуб зацепления 13 всасывания выходит из зацепления со свободным концом подпружиненного рычажного коромысла 8, и под действием спиральной пружины 20 поршень 6 перемещается влево - совершается сжатие горючей смеси в цилиндре 5. При достижении поршнем 6 левого крайнего положения верхний конец подпружиненного коромысла 8 свободно проскальзывает подпружиненный храповик 9, который, нажимая на концевой выключатель 27, замыкает электрическую цепь. На свечу зажигания подается электрический ток, воспламеняется горючая смесь, и происходит рабочий ход. Горючие газы от воспламенения давят на поршень 6, шарнирно соединенный шатуном 7 с подпружиненным рычажным коромыслом 8, свободный конец которого, упираясь в храповик 9, вращает ротор 10, жестко насаженный на вал привода 1. При этом происходит преобразование возвратно-поступательного движения поршня 6 в цилиндре 5 во вращательное движение вала привода 1.

При достижении поршнем 6 правого крайнего положения выступ 14 выброса отработавших газов нажимает на шток 18 выброса отработавших газов, открывая клапан выброса отработанных газов. Происходит выброс отработавших газов, и под действием спиральной пружины 20 поршень 6 выталкивает из цилиндра отработавшие газы.

Для выключения из работы отдельного цилиндра на приборной панели включением тумблера электромагнита 26 якорь, втягиваясь в катушку соленоида 26, выходит из отверстия в заслонке 24, которая при включении тумблера электромагнита 25 перемещается вправо, и при полном втягивании якоря электромагнита 25 срабатывает концевой выключатель, отключающий соленоид (электромагнит) 26, якорь-фиксатор которого под действием его спиральной пружины и при совпадении отверстий в заслонке 24 и направляющей 23 фиксирует положение прорезей в заслонке 24 и рычажном коромысле 8, создавая при вращении ротора свободный проход зуба зацепления всасывания 13, ликвидируя при этом зацепление его с подпружиненным рычажным коромыслом 8 и оставляя поршень 6 в левом крайнем положении в покое.

Для включения в работу отключенного цилиндра на приборной панели следует включить электромагнит 26, якорь-фиксатор которого выходит из отверстия в заслонке 24, а спиральная пружина якоря-электромагнита 25 перемещает заслонку 24 влево, выключая при этом концевым выключателем электромагнит 26, якорь-фиксатор которого под действием его спиральной пружины входит в отверстие в заслонке 24, фиксируя перекрытие выреза в рычажном коромысле 8, ликвидируя свободный проход зуба зацепления всасывания 13, обеспечивая при вращении ротора 10 зацепление зубом всасывания 13 за рычажное коромысло 8, шарнирно связанное шатуном 7 с поршнем 5, осуществляя цикл всасывания.

От внедрения предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с регулируемой мощностью сокращается расход топлива и износ поршневой группы, так как в зависимости от нагрузки в двигателе возможно отключение из работы каждого цилиндра при нахождении в покое поршня в отключенном цилиндре.

Благодаря устройству ротора из отдельных колец улучшаются условия обслуживания цилиндров и нагрузка на вал привода передается не в конце, а по его длине.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным двигателям. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит ротор, представляющий собой полое кольцо, жестко посаженное на вал привода. На вал через подшипники насажены закрепленные с основанием муфты с дисками, по хордам которых жестко посажены цилиндры. Поршни шарнирно соединены шатуном с подпружиненным рычажным коромыслом, свободный конец которого свободно упирается в подпружиненный храповик, расположенный на внутренней поверхности ротора. Согласно изобретению муфта выполнена прерывистой по длине, ротор посажен на вал в промежутке между муфтами, второй конец подпружиненного рычажного коромысла шарнирно посажен с эксцентриситетом относительно оси вала на шайбу, жестко посаженную на муфту. Свободный конец коромысла имеет прорезь для свободного прохода зуба всасывания, а также перемещающуюся заслонку, обеспечивающую, по необходимости, свободный проход зуба через прорезь, выключая при этом цилиндр из работы, оставляя поршень в покое. 4 ил.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с регулируемой мощностью, содержащий ротор, представляющий собой полое кольцо, жестко посаженное на расположенный по его продольной оси вал привода, на который через подшипники насажены закрепленные с основанием муфты с жестко насаженными на них дисками, по хордам которых жестко посажены цилиндры, поршни которых шарнирно соединены шатуном с подпружиненным рычажным коромыслом, свободный конец которого свободно упирается в подпружиненный храповик, расположенный на внутренней поверхности ротора, отличающийся тем, что муфта выполнена прерывистой по длине, ротор посажен на вал в промежутке между муфтами, второй конец подпружиненного рычажного коромысла шарнирно посажен с эксцентриситетом относительно оси вала на шайбу, жестко посаженную на муфту, свободный конец коромысла имеет прорезь для свободного прохода зуба всасывания, а также перемещающуюся заслонку, обеспечивающую, по необходимости, свободный проход зуба через прорезь, выключая при этом цилиндр из работы, оставляя поршень в покое.