РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК F02B55/02 F01C19/10 

Предлагаемое изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, а именно роторным двигателям, может быть использовано в автомобильной промышленности и машиностроении.

Известен двигатель внутреннего сгорания (см. авторское свидетельство №1784068, 5 F02В 53/00, бюл. №47, 1992 г.), содержащий корпус с цилиндрической внутренней полостью, круговой цилиндрический ротор с лопастями и уплотнительными пластинами, причем лопасти имеют тангенциальные выступы и пазы, в которых установлены уплотнительные пластины, с целью повышения надежности, долговечности и КПД двигателя, а также упрощения конструкции, в нем лопасти в роторе расположены тангенциально, так что их выступы направлены по ходу вращения ротора и имеют внешнюю цилиндрическую поверхность с радиусом, равным по величине радиусу ротора, в роторе выполнены выемки, наружные поверхности сопряжены внутренней поверхностью соответствующей лопасти и ее выступа, с возможностью расположения последних в выемках заподлицо с внешней поверхностью ротора, а полость корпуса выполнена с овалообразным поперечным сечением, в виде двух полуокружностей одинакового диаметра, сопряженных прямыми линиями.

Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками, являются: корпус с цилиндрической внутренней полостью, круговой цилиндрический ротор, имеющий внешнюю цилиндрическую поверхность с радиусом и уплотнительные элементы.

Причины, препятствующие достижению технического результата - сложность конструкции, обусловленная наличием лопастей, что приводит к дополнительному трению, усложняет конструкцию и снижает надежность, конструктивная сложность корпуса, отсутствие возможности настройки и самоустановки снижает эксплуатационные характеристики.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (см. авторское свидетельство №1665052, 5 F02В 53/02, бюл. №27, 1991 г.), содержащий роторные - нагнетательную и расширительные машины, каждая из которых имеет корпус с газораспределительными каналами, цилиндрической полостью и выемкой на ее поверхности, рабочий вал и установленный на валу ротор с рычагами-поршнями, шарнирно связанными между собой ротором и неподвижной осью, закрепленной в корпусе, причем ротор каждой машины размещен в полости корпуса эксцентрично с возможностью вращения соосно выемке корпуса с образованием в полости корпуса рабочих камер переменного объема, а выемки в корпусе обеих машин выполнены с радиусом образующей ее поверхности, равным радиусу их роторов, шарнир связи ротора и рычагов-поршней выполнен в виде установленной в роторе втулки с диаметральным отверстием, сопряженным с поршнем-рычагом, а расширительная машина имеет, по меньшей мере, одну камеру сгорания, выполненную с возможностью периодического сообщения с форсункой и через нагнетательный газораспределительный канал с нагнетательной машиной.

Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками, являются: роторные нагнетательную и расширительные части, корпус с газораспределительными каналами, цилиндрическая полость, рабочий вал, установленный на валу ротор, причем ротор размещен в полости корпуса эксцентрично с образованием в полости корпуса рабочих камер переменного объема, камера сгорания.

Причины, препятствующие достижению технического результата - конструктивная сложность, обусловленная наличием рычагов-поршней, шарнирной связи с неподвижной осью, сложность изготовления, регулировки и настройки, отсутствие самоустановки, что снижает коэффициент полезного действия, надежность и функциональные возможности.

В качестве прототипа принят известный роторный двигатель внутреннего сгорания (см. пат. RU №2260130, 7 F02В 53/08, F01С 1/332, бюл. №26, 2005 г.), содержащий роторные - нагнетательную и расширительные машины, корпус с газораспределительными каналами и цилиндрические полости, рабочий вал и установленные на валу роторы, причем роторы размещены в полостях корпуса эксцентрично с образованием в полостях корпуса рабочих камер сгорания переменного объема, на рабочем валу закреплен маховик, роторы выполнены цилиндрическими и экцентрично размещены на валу, а сам вал расположен соосно цилиндрической полости корпуса, содержит предварительную камеру сгорания, с возможностью ее замены, а основная камера сгорания образована цилиндрической полостью корпуса, наружной поверхностью ротора и качающимися заслонками, в которых смонтированы уплотнительные пластины и шарниры, посредством последних осуществляется сопряжение с роторами, при этом каждая из камер поступательно является нагнетательной и расширительной по циклу работы, дополнительно содержит внешний эксцентрик, смонтированный на рабочем валу, который взаимодействует с роликом, установленным на оси кронштейна, который закреплен на дополнительно установленном в корпусе валу крепления качающихся заслонок, при этом регулировка зазоров между шарнирами качающихся заслонок и роторами осуществляется посредством кронштейна, регулировочного винта и рычага, а газораспределительные каналы связаны с всасывающими и выхлопными клапанами, приводимыми в действие дополнительно смонтированным в корпусе кулачковым валом, кинематически связанным с рабочим валом.

Признаки совпадающие - роторные нагнетательную и расширительные машины, корпус с газораспределительными каналами и цилиндрические полости, рабочий вал и установленные на валу роторы, причем роторы размещены в полостях корпуса эксцентрично с образованием в полостях корпуса рабочих камер сгорания переменного объема, камера сгорания образована цилиндрической полостью корпуса, наружной поверхностью ротора и качающимися заслонками, в которых смонтированы уплотнительные пластины и шарниры, посредством последних осуществляется сопряжение с роторами, вал крепления качающихся заслонок.

Причины, препятствующие достижению технического результата - сложность регулировки и настройки, малый ресурс работы, недостаточная надежность уплотнения, имеется вероятность заклинивания, что снижает эксплуатационные характеристики и функциональные возможности.

Задачей предложенного изобретения является повышение надежности, снижение вероятности заеданий, повышение динамических характеристик и плавности хода, а также обеспечение удобства регулировки и настройки при эксплуатации.

Технический результат заключается в том, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит заслонки, выполненные с возможностью ограниченного осевого перемещения на валу крепления качающихся заслонок в корпусе двигателя, при этом с обеих сторон корпуса заслонки установлены втулки с уплотнительными кольцами, таким образом, что они одним краем взаимодействуют с корпусом заслонки, а другим - с корпусом двигателя и имеют возможность самоустанавливаться в пределах осевого перемещения заслонки, уплотнительные пластины установлены в пазах корпуса заслонки параллельно ее оси по контуру сопряжения с камерой сгорания, уплотнительные пластины установлены по периметру шарнира, который также имеет возможность самоустанавливаться в осевом направлении, при этом все уплотнительные пластины опираются нижней частью на плоские пружины, это дает повышение надежности, снижение вероятности заеданий, повышение динамических характеристик и плавности хода, а также обеспечение удобства регулировки и настройки при эксплуатации, что увеличивает срок службы узлов и механизмов и повышает функциональные возможности предлагаемого роторного двигателя.

Исполнение заслонки с возможностью ограниченного осевого перемещения на валу крепления качающихся заслонок в корпусе двигателя и установка с обеих сторон корпуса заслонки втулок с уплотнительными кольцами, которые одним краем взаимодействуют с корпусом заслонки, а другим - с корпусом двигателя и имеют возможность самоустанавливаться в пределах осевого перемещения заслонки, позволяет обеспечить надежное уплотнение заслонки в корпусе. Размещение уплотнительных пластин в пазах корпуса заслонки параллельно ее оси по контуру сопряжения с камерой сгорания и аналогичное размещение уплотнительных пластин по периметру шарнира дает возможность самоустанавливаться в осевом направлении, а также то, что уплотнительные пластины нижней частью опираются на плоские пружины, обеспечивает работу без вероятности заедания при обеспечении надежного уплотнения.

Для достижения технического результата роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с газораспределительными каналами и цилиндрические полости, рабочий вал и установленные на валу роторы, причем роторы размещены в полостях корпуса эксцентрично с образованием в полостях корпуса рабочих камер сгорания переменного объема, камера сгорания образована цилиндрической полостью корпуса, наружной поверхностью ротора и качающимися заслонками, в которых смонтированы уплотнительные пластины и шарниры, посредством последних осуществляется сопряжение с роторами, при этом каждая из камер является нагнетательной и расширительной по циклу работы, дополнительно установленный в корпусе вал крепления качающихся заслонок, при этом имеется возможность регулировки зазоров между шарнирами качающихся заслонок и роторами, а заслонка выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения на валу крепления качающихся заслонок в корпусе двигателя, при этом с обеих сторон корпуса заслонки установлены втулки с уплотнительными кольцами, таким образом, что они одним краем взаимодействуют с корпусом заслонки, а другим - с корпусом двигателя и имеют возможность самоустанавливаться в пределах осевого перемещения заслонки, уплотнительные пластины установлены в пазах корпуса заслонки параллельно ее оси по контуру сопряжения с камерой сгорания, уплотнительные пластины установлены по периметру шарнира, который также имеет возможность самоустанавливаться в осевом направлении, при этом все уплотнительные пластины опираются нижней частью на плоские пружины.

Предлагаемый роторный двигатель внутреннего сгорания поясняется чертежами, на фиг.1 представлен разрез двигателя, фиг.2 - местный вид заслонки, фиг.3 - разрез А - А фиг.2 и фиг.4 - разрез Б - Б фиг.2.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с газораспределительными каналами и цилиндрические полости 2, рабочий вал 3 и установленные на валу 3 роторы 4, причем роторы 4 размещены в полостях корпуса 1 эксцентрично с образованием в полостях корпуса 1 рабочих камер сгорания 5 переменного объема, камера сгорания 5 образована цилиндрической полостью 2 корпуса 1, наружной поверхностью ротора 4 и качающимися заслонками 7, в которых смонтированы уплотнительные пластины 8, 13 и шарниры 6, посредством последних осуществляется сопряжение с роторами 4, при этом каждая из камер является нагнетательной и расширительной по циклу работы, дополнительно установленный в корпусе 1 вал 9 крепления качающихся заслонок, при этом имеется возможность регулировки зазоров между шарнирами 6 качающихся заслонок 7 и роторами 4, а заслонка 7 выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения на валу 9 крепления качающихся заслонок в корпусе 1 двигателя, при этом с обеих сторон корпуса заслонки 7 установлены втулки 10 с уплотнительными кольцами 11 таким образом, что они одним краем взаимодействуют с корпусом заслонки 7, а другим - с корпусом 1 двигателя и имеют возможность самоустанавливаться в пределах осевого перемещения заслонки 7, уплотнительные пластины 8, 13 установлены в пазах корпуса заслонки 7 параллельно ее оси по контуру сопряжения с камерой сгорания 5, уплотнительные пластины 12, 15 установлены по периметру шарнира 6, который также имеет возможность самоустанавливаться в осевом направлении, при этом все уплотнительные пластины опираются нижней частью на плоские пружины 14.

Работа двигателя.

Начало работы (запуск) осуществляют, например, посредством стартера (не показано), при этом осуществляется поворот рабочего вала 3, на котором установлены роторы 4, которые при вращении в соответствующей цилиндрической полости 2 корпуса 1 создают разрежение в камерах сгорания, образованных между качающимися заслонками 7, наружными поверхностями роторов 4 и цилиндрической полостью 2 корпуса 1, создают разрежение и производят через всасывающие клапаны всасывание воздуха, который дополнительно подается под давлением нагнетательным устройством (не показано). Затем производится сжатие воздуха, в который производится под давлением впрыск топлива и подается электрическая искра от электронной системы зажигания (не показано).

При горении топлива создается давление, которое воздействует на ротор 4, и создается крутящий момент на рабочем валу 3.

При дальнейшем вращении отработанные газы роторами 4 вытесняются через выхлопные клапаны (не показано), затем цикл каждой камеры повторяется. За два оборота эксцентрика в каждой камере сгорания 5 осуществляется полный цикл: всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп газов. Таким образом, каждая из камер является нагнетательной и расширительной по циклу работы.

Особенности конструкции и работы двигателя заключаются в том, что качающиеся заслонки 7, размещенные в корпусе 1 двигателя, оснащены шарнирами 6, посредством которых осуществляется сопряжение заслонки 7 с ротором 4 в процессе его вращения, заслонки 7 выполнены с возможностью ограниченного осевого перемещения на валу 9 крепления качающихся заслонок 7 в корпусе 1 двигателя, при этом с обеих сторон корпуса заслонки 7 установлены втулки 10 с уплотнительными кольцами 11 таким образом, что они одним краем взаимодействуют с корпусом заслонки 7, а другим - с корпусом 1 двигателя и имеют возможность самоустанавливаться в пределах осевого перемещения заслонки 7, уплотнительные пластины 8, 13 установлены в пазах корпуса заслонки 7 параллельно ее оси по контуру сопряжения с камерой сгорания 5, уплотнительные пластины 12, 15 установлены и по периметру шарнира 6, который также имеет возможность самоустанавливаться в осевом направлении, при этом все уплотнительные пластины опираются нижней частью на плоские пружины 14. Таким образом, обеспечивается создание компрессии в камерах сгорания 5, надежное уплотнение заслонки 7 в корпусе 1 двигателя и работа без вероятности заклинивания.

При этом регулировка зазоров между шарнирами 6 качающихся заслонок 7 и роторами 4 осуществляется за пределами камер сгорания (не показано).

Привод узлов и деталей, связанных с обеспечением работы двигателя производится от рабочего вала 3.

Газораспределение осуществляется механизмом газораспределения (не показано).

Теплообмен производится за счет каналов в корпусе с прохождением по ним жидкости или воздуха и за счет наличия на корпусе ребер.

В данном двигателе может использоваться жидкое и газообразное топливо.

Изобретение может быть использовано в автомобильной промышленности и машиностроении. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с газораспределительными каналами, цилиндрические полости, рабочий вал и установленные на валу роторы. Роторы размещены в полостях корпуса эксцентрично с образованием в полостях корпуса рабочих камер сгорания переменного объема. Камера сгорания образована цилиндрической полостью корпуса, наружной поверхностью ротора и качающимися заслонками, в которых смонтированы уплотнительные пластины и шарниры. Посредством последних осуществляется сопряжение с роторами. Каждая из камер является нагнетательной и расширительной по циклу работы. В корпусе установлен вал крепления качающихся заслонок. Возможно регулировать зазоры между шарнирами качающихся заслонок и роторами. Заслонка выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения на валу крепления качающихся заслонок. С обеих сторон корпуса заслонки установлены втулки с уплотнительными кольцами так, что они одним краем взаимодействуют с корпусом заслонки, а другим - с корпусом двигателя и имеют возможность самоустанавливаться в пределах осевого перемещения заслонки. Уплотнительные пластины установлены в пазах корпуса заслонки параллельно ее оси по контуру сопряжения с камерой сгорания, а также по периметру шарнира, который имеет возможность самоустанавливаться в осевом направлении. Все уплотнительные пластины опираются нижней частью на плоские пружины. Техническим результатом является повышение надежности и снижение вероятности заеданий. 4 ил.

Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с газораспределительными каналами и цилиндрические полости, рабочий вал и установленные на валу роторы, причем роторы размещены в полостях корпуса эксцентрично с образованием в полостях корпуса рабочих камер сгорания переменного объема, камера сгорания образована цилиндрической полостью корпуса, наружной поверхностью ротора и качающимися заслонками, в которых смонтированы уплотнительные пластины и шарниры, посредством последних осуществляется сопряжение с роторами, при этом каждая из камер является нагнетательной и расширительной по циклу работы, дополнительно установленный в корпусе вал крепления качающихся заслонок, при этом имеется возможность регулировки зазоров между шарнирами качающихся заслонок и роторами, отличающийся тем, что заслонка выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения на валу крепления качающихся заслонок в корпусе двигателя, при этом с обеих сторон корпуса заслонки установлены втулки с уплотнительными кольцами, таким образом, что они одним краем взаимодействуют с корпусом заслонки, а другим - с корпусом двигателя, и имеют возможность самоустанавливаться в пределах осевого перемещения заслонки, уплотнительные пластины установлены в пазах корпуса заслонки параллельно ее оси по контуру сопряжения с камерой сгорания, уплотнительные пластины установлены по периметру шарнира, который также имеет возможность самоустанавливаться в осевом направлении, при этом все уплотнительные пластины опираются нижней частью на плоские пружины.