РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ Российский патент 2009 года по МПК F01C1/22 F01C17/02 F01C17/06 

Изобретение предназначено в качестве силовой установки для автомобилей общего пользования "ВАЗ", "ЗАЗ" и "Волга".

Уровень техники

В качестве аналога известен роторно-поршневой двигатель, двухсекционный, мощностью 120 л.с., установленный на автомобиль ВАЗ-2109 специального назначения. Требования по расходу топлива и моторесурсу значительно ниже, чем у автомобилей общего назначения.

Профиль корпуса - "эпитрохоида", математически не определен, ротор-поршень трехгранный, с острыми вершинами и одним радиальным уплотнителем в вершинах.

Камеры сгорания образуются между основаниями ротора и корпуса, узкие, расположены по центру верхней мертвой точки, очень велика поверхностная площадь, плохие условия сгорания, велика теплоотдача. Двигатель плохо заводится при минусовой температуре. В процессе рабочего хода полностью давление газа передается на вершины ротора. Двигатель склонен к вибрации. Конструктивно при данном профиле корпуса усовершенствовать невозможно (см. Учебник "Автомобильные и тракторные двигатели" под редакцией профессора И.М.Ленина, 1969 г. Глава "Роторно-поршневые двигатели", в которой указано, что внутренняя поверхность корпуса выполнена по кривой, названной "эпитрохоида" и т.д.; Журнал "Иномарка". Нижегородский выпуск. Июль-август 2004 г. Раздел "Роторный юбиляр"; Отечественные разработки Волжского автомобильного завода (ВАЗ); Автомобильная интернет-газета "Семь верст". Designed by UsN 2002).

Примечание. Конкретные данные характеристик аналогов, а также и чертежи в стадии разработок заводами изготовителями не рекламируются.

Раскрытие изобретения.

Роторно-поршневой двигатель (кратко - РПД с трехгранным ротором-поршнем), состоящий из корпуса с внутренней поверхностью, закрытого с торцов крышками, ротора-поршня, в вершинах которого установлены уплотнители ротора-поршня, внутри которого расположен механизм центровки ротора-поршня, включающий роликовый подшипник вала, и механизма передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя, при этом ротор-поршень жестко связан с шестерней внутреннего зацепления (с внутренним зубом), отличается тем, что ротор-поршень закрыт с торцов пластинами, механизм центровки ротора-поршня включает также наружную обойму внутри ротора-поршня и центрирующий ролик, расположенный между подшипником вала и наружной обоймой, механизм передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя установлен внутри ротора-поршня и состоит из шестерен с косыми зубьями разного направления, шестерня ротора-поршня при работе двигателя обкатывается по центрально расположенной шестерне вала двигателя, внутренний диаметр наружной обоймы равен диаметру делительной окружности шестерни ротора-поршня, а камеры сгорания смещены в сторону вращения ротора-поршня.

Двигатель 4-тактный. За один оборот ротора-поршня происходит три рабочих хода. Корпус роторно-поршневого двигателя выполняет функцию цилиндров поршневого двигателя. Охлаждение жидкостное. В едином объеме заключено получение тепловой энергии и преобразование ее в механическую работу вала двигателя.

Устройство механизма двигателя поясняется фигурами, на которых изображены:

на фиг.1 - поперечный разрез двигателя,

на фиг.2 - продольный разрез двигателя,

на фиг.3, 4, 5, 6 - схема работы роторно-поршневого двигателя:

на фиг.3-положение I,

на фиг.4 - положение II,

на фиг.5 - положение III,

на фиг.6 - положение IV.

на фиг.7, 8 - схемы профилей корпуса:

фиг.7 - профиль автора - ЭПИХОРДА,

фиг.8 - профиль ЭПИТРОХОЙДА - ВАНКЕЛЬ.

Обозначение: х и у - оси координат. R - радиус боковой образующей.

Номера деталей повторяются на фиг. 3, 4, 5, 6.

Двигатель состоит из следующих деталей.

Корпус 1 с внутренней поверхностью. С торцов корпус закрыт крышками 2. Внутри корпуса расположен трехгранный ротор-поршень 3. Через внутреннюю поверхность ротора-поршня проходит вал 5 двигателя, подшипники 9 вала двигателя расположены в крышках 2 корпуса вала двигателя. С торцов ротор-поршень закрыт пластинами 4, в корпусе ротора-поршня расположен механизм центровки ротора-поршня 3 относительно вала 5 двигателя; состоящий из роликового подшипника 7 на валу 5 двигателя, центрующей втулки 10 в корпусе ротора-поршня 3 и центрующего вала 11.

В корпусе ротора-поршня установлен механизм передачи вращения от ротора-поршня 3 к валу 5 двигателя, состоящий из шестерен:

шестерня 8 ротора-поршня,

шестерня 6 вала двигателя.

Механизмы расположены внутри корпуса по торцам, механизмы планетарные. Форма ротора-поршня 3 трехгранная сферическая, в вершинах установлены двойные уплотнители 15 ротора (радиальные), уплотнители 14 ротора (торцевые) установлены в пластинах 4. Камеры сгорания 13, основной объем размещен в основаниях ротора-поршня 3 и смещен в сторону вращения ротора.

Механизм газораспределения отсутствует. Газораспределение осуществляется самими элементами двигателя: ротором-поршнем 3 и каналами для впуска элементов энергоносителя (воздух, топливо) и выпуска отработанных газов.

Каналы расположены в корпусе 1 двигателя. Смотри чертеж общего вида, обозначение: ВС - всасывание, ВХ - выхлоп.

Механизм центровки ротора-поршня снижает радиальное давление на вершины ротора-поршня и внутреннюю поверхность корпуса, обеспечивает синхронизацию положения ротора-поршня относительно корпуса и основных окружностей шестерен. Схема профиля корпуса (ЭПИТРОХОЙДА) не отвечает современным требованиям.

Работа роторно-поршневого двигателя для автомобилей.

Двигатель - 4-тактный, схема работы изображена на фиг.3, 4, 5, 6. Положение зафиксировано относительно одной точки вершин ротора и обозначено символами - А, Б, С.

Ротор-поршень 3 под давлением газа вращается относительно корпуса 1 двигателя, образуется четыре объема: между поверхностью корпуса 1 двигателя и поверхностью ротора-поршня 3. Объемы изменяются от минимума до максимума и в обратной последовательности в соответствии с циклами. За один полный оборот ротора-поршня 3 совершается три полных цикла.

Впуск рабочей смеси через канал - ВС.

Выпуск отработанных газов через канал - ВХ.

Поскольку в двигателе за один оборот совершается 12 отдельных циклов, то на фиг.3, 4, 5, 6 изображено положение ротора в экстремальных точках по осям двигателя.

Центрующий вал 11 находится в положении фиг.3, 4, 5, 6.

Свеча зажигания 12 расположена в корпусе 1 двигателя, в положении верхней мертвой точки - ВМТ.

Изобретение относится к силовым установкам для автомобилей. Роторно-поршневой двигатель состоит из корпуса с внутренней поверхностью, закрытого с торцов крышками, ротора-поршня и механизма передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя. В вершинах ротора-поршня установлены уплотнители ротора-поршня. Внутри ротора-поршня расположен механизм центровки ротора-поршня, включающий роликовый подшипник вала. Ротор-поршень жестко связан с шестерней внутреннего зацепления (с внутренним зубом). Ротор-поршень закрыт с торцов пластинами. Механизм центровки ротора-поршня включает также наружную обойму внутри ротора-поршня и центрирующий ролик, расположенный между подшипником вала и наружной обоймой. Механизм передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя установлен внутри ротора-поршня и состоит из шестерен с косыми зубьями разного направления. Шестерня ротора-поршня при работе двигателя обкатывается по центрально расположенной шестерне вала двигателя. Внутренний диаметр наружной обоймы равен диаметру делительной окружности шестерни ротора-поршня. Камеры сгорания смещены в сторону вращения ротора-поршня. Техническим результатом является снижение радиального давления на вершины ротора-поршня и внутреннюю поверхность корпуса. 8 ил.

Роторно-поршневой двигатель, состоящий из корпуса с внутренней поверхностью, закрытого с торцов крышками, ротора-поршня, в вершинах которого установлены уплотнители ротора-поршня, внутри которого расположен механизм центровки ротора-поршня, включающий роликовый подшипник вала, и механизма передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя, при этом ротор-поршень жестко связан с шестерней внутреннего зацепления (с внутренним зубом), отличающийся тем, что ротор-поршень закрыт с торцов пластинами, механизм центровки ротора-поршня включает также наружную обойму внутри ротора-поршня и центрирующий ролик, расположенный между подшипником вала и наружной обоймой, механизм передачи вращения от ротора-поршня к валу двигателя установлен внутри ротора-поршня и состоит из шестерен с косыми зубьями разного направления, шестерня ротора-поршня при работе двигателя обкатывается по центрально расположенной шестерне вала двигателя, внутренний диаметр наружной обоймы равен диаметру делительной окружности шестерни ротора-поршня, а камеры сгорания смещены в сторону вращения ротора-поршня.