РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ КАТАСОНОВА Российский патент 2007 года по МПК F02B53/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания (РДВС), и может быть использовано в качестве силовой установки различного назначения.

РДВС включает цилиндрический корпус, в двух полостях которого размещены рабочий и вспомогательный роторы с выступами, выполняющими функции тактов всасывания, сжатия, рабочего хода и выхлопа отработанных газов.

Роторы разделены перегородкой с отверстием. После такта сжатия происходит перепуск сжатой рабочей смеси (воздуха) из вспомогательной полости в рабочую (из камеры сжатия в камеру сгорания), где происходит воспламенение смеси и рабочий ход.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (а.с. СССР №1368460, кл. F02В 55/00, 1988), содержащий цилиндрический корпус, в полости которого соосно расположены два ротора с лопастями - выступами, прилегающими к внутренним боковым торцовым и цилиндрической поверхностям корпуса, а также к соприкасающимся поверхностям соседних роторов, управляющий синхронизирующий механизм и выходной вал. Управляющий механизм выполнен в виде мальтийского механизма с внутренним зацеплением и установлен внутри корпуса и роторов.

Недостатки известного РДВС - в весьма значительных динамических нагрузках на взаимодействующие детали роторов, а также недостаточная надежность из-за сложности управляющего механизма, периодически изменяемой скорости вращения одного ротора относительно другого.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (а.с. СССР №1442683, кл. F02B 53/00, 1988), включающий цилиндрический корпус, внутри которого на соосных валах размещены роторы, образующие рабочие полости, выходной вал, кинематический зубчатый механизм привода и синхронизации роторов, механизм стабилизации угловой скорости вращения роторов, состоящий из двух инерционных массивных балансиров, связанных между собой пружинами и снабженных роликами, взаимодействующими с профилированным кулачком.

Недостатки известного РДВС - сложность механизма привода и синхронизации и механизма стабилизации угловой скорости вращения, значительные динамические нагрузки на взаимодействующие детали и узлы РДВС из-за пульсирующего характера движения роторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому двигателю является известный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (Пред. патент Республики Казахстан №13177, кл. F02B 55/00, 2002 г.), включающий цилиндрический корпус, внутри которого на одном валу размещены роторы с поршнями по ободу, образующие рабочие полости, разделенные перегородкой перепускным окном, и клапаны с механизмом привода клапанов.

Недостатки известного РПДВС - сложный механизм привода клапанов и недостаточное уплотнение поршней с корпусом.

Задача изобретения - разработать более простой и надежный РДВС.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - уменьшение динамических нагрузок на взаимодействующие детали двигателя за счет равномерности движения рабочих органов, повышение надежности в работе и уменьшение размеров двигателя.

Требуемый технический результат достигается тем, в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с двумя полостями всасывания и сжатия рабочей смеси и рабочего хода и выхлопа отработанных газов, соединенными между собой перепускными окнами, внутри корпуса на одном валу размещены роторы с выступами по периметру и клапаны с механизмом привода, образующие рабочие камеры. Согласно изобретению роторы с выступами по периметру, размещенные на одном валу в цилиндрическом корпусе, смещены на длину выступа таким образом, что передний торец выступа в полости всасывания и сжатия рабочей смеси соответствует положению концевого торца выступа в полости рабочего хода и выхлопа отработанных газов. Клапаны, имеющие механизм привода, расположены в полости всасывания и сжатия рабочей смеси за перепускным окном, а в полости рабочего хода и выхлопа отработанных газов - перед перепускным окном.

Выступы снабжены плавными скосами, служащими для бесшумного открывания и закрывания клапанов.

Рабочие и вспомогательные полости разделены перегородкой с отверстиями для перепуска сжатой смеси.

Один и более четырехтактных циклов за один оборот вала и жесткое крепление роторов на одном валу обеспечивают равномерность вращения роторов и исключают импульсные динамические нагрузки на взаимодействующие детали двигателя, а скосы на выступах роторов обеспечивают плавное качение клапанов по периметру роторов и бесшумное перекрытие камер сжатия и сгорания.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

Фиг.1 - поперечное сечение двигателя с вспомогательным ротором в момент перепуска рабочей смеси (воздуха) из камеры сжатия в камеру сгорания с четырьмя четырехтактными циклами за один оборот вала;

Фиг.2 - поперечное сечение двигателя в рабочем роторе в момент начала рабочего хода и выхлопа отработанных газов с четырьмя четырехтактными циклами за один оборот вала;

Фиг.3 - поперечное сечение двигателя с вспомогательным ротором в момент перепуска рабочей смеси (воздуха) из камеры сжатия в камеру сгорания с двумя четырехтактными циклами за один оборот вала;

Фиг.4 - поперечное сечение двигателя с вспомогательным ротором в момент перепуска рабочей смеси (воздуха) из камеры сжатия в камеру сгорания с одним четырехтактным циклом за один оборот вала;

Фиг.5 - продольное сечение двигателя по оси А-А.

Роторный двигатель внутреннего сгорания включает цилиндрический корпус 1 с поперечным сечением в виде круга, в полостях которого размещены рабочий 2' и вспомогательный 2 роторы с выступами.

Ротор 2', предназначенный выполнять функции воспламенения и тактов рабочего хода и выхлопа отработанных газов, и ротор 2, предназначенный выполнять функции тактов всасывания и сжатия с перепуском сжатой смеси (воздуха) в камеру сгорания рабочего ротора, разделены перегородкой 12, в которой выполнено перепускное окно 7.

Рабочая полость 14 имеет выхлопные окна 11, а вспомогательная полость 15 имеет всасывающие окна 3.

В корпусе 1 размещены клапаны 5 и 5', предназначенные выполнять функции перекрытия рабочей 14 и вспомогательной 15 полости, образуя при этом с выступами на роторах камеру сжатия и камеру сгорания.

Движение клапанов 5 и 5' производится при помощи выступов на роторах, кулачков на валу 8 и механизма привода клапанов 6 с демпферной пружиной 10.

Ведомый вал (не показан) может быть сопряжен с любым концом вала 8.

Предлагаемый роторный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

В положении вращающегося ротора 2 с выступами, зафиксированном на фиг.1, происходит такт всасывания рабочей смеси (воздуха) через всасывающие окна 3 при закрытых клапанах 5. В этот же момент выступ на роторе передней частью производит такт сжатия при закрытых клапанах 5 и происходит перепуск сжатой смеси (воздуха) через перепускное окно 7 в камеру сгорания рабочего ротора. В рабочей полости в момент, зафиксированный на фиг.2, происходит воспламенение рабочей смеси (впрыск топлива), начало рабочего хода в конечной части выступа на роторе 2' при закрытых клапанах 5', а в начальной части выступа на роторе 2' рабочей полости происходит такт выхлопа отработанных газов через выхлопное окно 11 предыдущего рабочего хода при закрытых клапанах 5'.

Рабочий ротор совершает рабочий ход одновременно в «нижней» и «верхней» части полости, а жесткое крепление рабочего и вспомогательного роторов на одном валу обеспечивает их равномерное вращение.

Механическую энергию снимают с любого конца вала 8.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания (РДВС). Изобретение позволяет обеспечить уменьшение динамических нагрузок на детали двигателя, повышение надежности двигателя и уменьшение размеров двигателя. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с двумя полостями всасывания и сжатия рабочей смеси, рабочего хода и выхлопа отработанных газов, соединенными между собой перепускными окнами. Внутри корпуса двигателя на одном валу размещены роторы с выступами по периметру и клапаны с механизмом привода, образующие рабочие камеры. Роторы с выступами по периметру смещены на длину выступа таким образом, что передний торец выступа в полости всасывания и сжатия рабочей смеси соответствует положению концевого торца выступа в полости рабочего хода и выхлопа отработанных газов. Клапаны расположены в полости всасывания и сжатия рабочей смеси за перепускным окном, а в полости рабочего хода и выхлопа отработанных газов - перед перепускным окном. 5 ил.

Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с двумя полостями всасывания и сжатия рабочей смеси, и рабочего хода и выхлопа отработанных газов, соединенными между собой перепускными окнами, внутри которого на одном валу размещены роторы с выступами по периметру и клапаны с механизмом привода, образующие рабочие камеры, отличающийся тем, что роторы с выступами по периметру, размещенные на одном валу в цилиндрическом корпусе, смещены на длину выступа таким образом, что передний торец выступа в полости всасывания и сжатия рабочей смеси соответствует положению концевого торца выступа в полости рабочего хода и выхлопа отработанных газов, при этом клапаны, имеющие механизм привода, расположены в полости всасывания и сжатия рабочей смеси за перепускным окном, а в полости рабочего хода и выхлопа отработанных газов - перед перепускным окном.