ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F02B53/04 F02B55/02 F01C1/344 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, предназначенным для преобразования тепловой энергии в механическую работу, и может найти широкое применение в транспортных средствах всех марок и в других отраслях.

Известны двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для вышеуказанных целей, это патент США №4638776, F02B 53/04 от 1987 года, содержащий корпус, с компрессорной и рабочей камерами, установленными под углом 180 градусов относительно друг друга, разделенными перегородкой и закрытыми боковыми крышками, в которых установлены по свободной посадке компрессорный и рабочий роторы разной ширины, содержащие пазы, в которых по свободной посадке установлены лопасти, при этом компрессорный и рабочий роторы жестко связаны с валом отбора мощности, а малые камеры сжатия компрессорного ротора сообщаются согласно рабочему циклу с рабочими камерами сжатия рабочего ротора.

Недостатками вышеуказанного двигателя внутреннего сгорания являются; сложный по изготовлению, теряется при сжатии температура из-за перепускного окна, повышен вес, недостаточная мощность в целом.

Целью настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180 градусов относительно друг друга, в корпусе во внутренней полости имеется выступ, во внутренней полости выступа по свободной посадке размещен ротор, имеющий два паза, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, внутренняя поверхность выступа разделена на четыре части, где расположены компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, согласно изобретению выступ закрыт с двух сторон передней и задней крышками, пазы выполнены сдвоенными ступенчатыми, лопасти выполнены сдвоенными ступенчатыми и имеют с рабочего торца полуокружность, в передних сдвоенных ступенчатых лопастях по ходу вращения ротора с валом отбора мощности установлены перепускные клапаны, компрессорная камера и рабочая камера разделены двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя сдвоенными ступенчатыми лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между двумя сдвоенными лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом.

Такая компоновка двухтактного двигателя внутреннего сгорания устраняет потери температуры при сжатии рабочей смеси, упрощает конструкцию в целом, снижает вес и габарит, а также повышается мощность за счет нового цикла работы двигателя.

Устройство двухтактного двигателя внутреннего сгорания см. на фиг.1; 2; 3; 4; 5; 6 и 7.

На чертежах представлены:

фиг.1 - продольный разрез двухтактного двигателя;

фиг.2 - поперечный разрез А-А двухтактного двигателя;

фиг.3 - поперечный раз А-А второго варианта работы с карбюратором двухтактного двигателя;

фиг.4 - вид сбоку ротора со сдвоенными ступенчатыми лопастями, окнами для смазки и боковыми шпоночного типа подпружиненными уплотнителями;

фиг.5 - пластинчатая пружина волнообразной формы;

фиг.6 - шпоночного типа бокового уплотнения фигурная шпонка для сдвоенных, ступенчатых лопастей;

фиг.7 - разрез Б-Б окна для смазки ротора.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих основных частей, корпуса - 1 цилиндрической формы, где с передней и задней сторон по свободной посадке установлены передняя и задняя крышки - 2 и 3, упирающиеся в центральный выступ корпуса - 1, где во внутренней полости имеются компрессорная и рабочая камеры - 4 и 5, разделенные двумя равными участками меньшего диаметра, равными 90 градусам каждый участок. Компрессорная камера - 4 постоянно связана с впускным окном, а рабочая камера - 5 с выпускным окном. Внутренняя поверхность центрального выступа корпуса - 1 разделена на четыре равные части, где расположены компрессорная камера - 4, рабочая камера - 5, разделенные двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя сдвоенными ступенчатыми лопастями - 6 и 7. Передние торцы крышек - 2 и 3 уплотняются кольцами - 8, а наружный диаметр крышек - 2 и 3 сцентрирован с внутренним диаметром корпуса - 1 и уплотняются кольцами - 9.

Между центральным выступом корпуса - 1 и малыми диаметрами крышек - 2 и 3 образуются свободные пространства - 10, сообщающиеся между собой окнами - 11, а расточки - 12 в боковых крышках - 2 и 3 улучшают общий отвод тепла. Крыши - 2 и 3 крепятся к корпусу - 1 с помощью болтов - 13. Во внутренней полости центрального выступа корпуса - 1 по свободной посадке размещен ротор - 14, соединенный своим внутренним диаметром неподвижно с валом - 15 отбора мощности. Ротор - 14 имеет по наружному диаметру два сдвоенных ступенчатых паза, расположенных друг от друга через 90 градусов, и еще имеет два окна В для смазки густой термостойкой смазкой, герметично закрытых с двух сторон ротора - 14 уплотнительными кольцами - 16 типа поршневых, подпружиненными пружиной - 17. В сдвоенных ступенчатых пазах ротора - 14 по свободной посадке установлены сдвоенные лопасти - 6 и 7, где в передних сдвоенных ступенчатых лопастях - 7 размещены перепускные пластинчатые клапаны - 18, подпружиненные пластинчатыми волновыми пружинами - 19. Перепускные клапаны можно делать любой конструкции. Сдвоенные ступенчатые лопасти - 7 с перепускными клапанами - 18 всегда надо устанавливать в ступенчатых пазах впереди по ходу вращения ротора - 14. Перепускные клапаны предназначены для того, чтобы избежать преждевременного сжатия рабочей смеси и улучшения перемешивания последней с воздухом перед сжатием, улучшая таким образом полное сгорание. С рабочих торцов сдвоенных ступенчатых лопастей - 6 и 7 имеются закругления радиусом, равным половине общей толщины или больше в разумных пределах, что обеспечивает полное уравновешивание давления газов на рабочие торцы лопастей - 6 и 7, обеспечивая малое рабочее трение. Сдвоенные ступенчатые лопасти - 6 и 7 подпружинены пружинами - 20 и толкателями - 21, а дополнительно их прижимает сила инерции. Между сдвоенными ступенчатыми лопастями - 6 и 7 по наружному диметру ротора - 14 выполнен вспомогательный канал - 21а, связанный постоянно с камерой - 22 сжатия. Ротор - 14 соединен неподвижно с валом - 15 отбора мощности с помощью шпонки - 23. В верхней части корпуса - 1 сделано окно - 24 для установки свечей зажигания, а в боковой части окно - 25 сделано для установки форсунки низкого давления, см. фиг.3. Вал - 15 отбора мощности неподвижно установлен во внутренних обоймах подшипников - 26, размещенных в центральных гнездах крышек - 2 и 3. Подшипники - 26 закрыты крышками - 27. Выходные концы вала - 15 отбора мощности уплотняются манжетками - 28, а крышки - 27 крепятся болтами - 29 и уплотняются прокладками - 30. С двух боковых сторон у каждой ступенчатой лопасти - 6 и 7 имеются разгрузочные пазы - 31, что обеспечивает свободное перемещение последних.

При работе двухтактного двигателя с непосредственным впрыском топлива в компрессорную камеру - 4, связанную постоянно с впускным окном - 32, рабочая камера - 5 постоянно связана с выпускным окном - 33, см. фиг.3. В данном случае необходимо перепускные клапаны - 18 исключить из конструкции ступенчатых лопастей - 7 и дополнительно в роторе - 14 сделать два аккумулятора - 34, соединенных между собой наружным пазом - 35 и выпускным окном - 36, сделанным впереди лопастей - 7 по ходу вращения ротора - 14, с рабочей камерой - 5, а впрыск топлива производить в момент, когда компрессорная камера - 4 будет перекрыта с двух сторон сдвоенными ступенчатыми лопастями - 6 и 7. Боковое уплотнение ротора - 14 и сдвоенных ступенчатых лопастей производится следующим образом, см. фиг.4; 5; и 6. С двух боковых торцов ступенчатой лопасти - 6 и 7 сделаны фигурные пазы, где установлены по свободной посадке шпоночного типа фигурные уплотнения - 37, подпружиненные пластинчатыми волнообразными пружинами - 38. В центральной части ступенчатых пазов в роторе - 14 с двух сторон сделаны шпоночные пазы, где также установлены по свободной посадке уплотнительные шпонки - 39, подпружиненные пластинчатыми пружинами - 38. Данная конструкция боковых уплотнений надежно обеспечит герметичность и долговечно. Смазку главных опорных подшипников можно производить любой смазкой, а смазку ротора - 14 и ступенчатых лопастей - 6 и 7 необходимо производить густой термостойкой смазкой и дополнительно надо в бензин добавлять жидкую смазку, как это делается в существующих двигателях. Учитывая, то что новый двухтактный двигатель не выбрасывает рабочую смесь в выпускное окно и расход топлива на 100 км пути уменьшится в два и более раза, то экология будет лучше, чем у существующих двигателей. Так устроен новый двухтактный двигатель внутреннего сгорания.

Работа двухтактного двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом, см. фиг.1; 2;, 3; 4; 5; 6 и 7.

При вращении вала - 15 отбора мощности вправо по стрелке и когда сдвоенные, ступенчатые лопасти 6 и 7 будут утоплены в ступенчатых пазах ротора - 14, то в данный момент времени компрессионная камера - 4 полностью наполнена горючей смесью, а воспомогательный канал - 21а в данный момент совместно с камерой - 22 сжатия тоже заполнены горючей смесью под давлением и соединены с окном - 24, где установлена свеча зажигания, зажигающая в данный момент горючую смесь. В результате загорания горючей смеси в камере - 22 создается высокое давление газов.

При дальнейшем вращении вала - 15 отбора мощности передние две сдвоенные ступенчатые лопасти - 7 совмещаются с рабочей камерой - 5, выдвигаясь из ступенчатого паза ротора - 14, и давление сразу начинает действовать на передние ступенчатые лопасти - 7, а задние сдвоенные ступенчатые лопасти - 6 находятся в данный момент в утопленном положении и не оказывают сопротивления, обеспечивая хорошую герметичность в рабочей камере - 5, что обеспечивает поворот вала - 15 отбора мощности на 90 градусов. При дальнейшем вращении вала - 15 отбора мощности, когда передние ступенчатые лопасти - 7 откроют выпускное окно - 33 начинается выпуск отработанных газов из рабочей камеры - 5 с помощью задних ступенчатых лопастей - 6. Выпуск отработанных газов продолжается 90 градусов поворота вала - 15 отбора мощности. При дальнейшем вращении вала - 15 с ротором - 14, когда передние ступенчатые лопасти - 7 начнут выдвигаться в компрессорную камеру - 4, в данный момент времени происходит сжатие горючей смеси и в результате открываются перепускные клапаны - 18, перепуская свободно горючую смесь, оставляя ее в компрессорной камере - 4 и одновременно улучшая ее качество, перемешивая с воздухом. Когда задние ступенчатые лопасти - 6 начнут выдвигаться из ступенчатых пазов ротора - 14, происходит сжатие горючей смеси, а передние ступенчатые лопасти - 7 в данный момент времени находятся в утопленном положении. При дальнейшем вращении вала - 15 с ротором - 14, когда камера - 22 сжатия совместится с окном - 24, где установлена свеча зажигания, то происходит зажигание горючей смеси и рабочий цикл повторяется. Вот так работает двухтактный двигатель внутреннего сгорания с установленными в передних ступенчатых лопастях - 7 перепускными клапанами - 18. При работе двухтактного двигателя с непосредственным впрыском топлива бензина перепускные клапаны - 18 в передних ступенчатых лопастях - 7 нет необходимости ставить потому, что через впускное окно - 32 засасывается только чистый воздух, который при работе сжимается в аккумуляторах - 34, а затем через окно - 36 выпускается в рабочей камере - 5, охлаждая одновременно ротор - 14 и рабочую камеру - 5. Цикл работы с непосредственным впрыском бензина непосредственно в камеру - 22 сжатия очень выгоден со всех точек зрения, практически и теоретически, он уменьшает тепловую напряженность, но с карбюратором использовать нельзя.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180 градусов относительно друг друга. В корпусе во внутренней полости имеется выступ. Во внутренней полости выступа по свободной посадке размещен ротор, имеющий два паза и соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти. Внутренняя поверхность выступа разделена на четыре части, где расположены компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном. Выступ закрыт с двух сторон передней и задней крышками. Пазы выполнены сдвоенными ступенчатыми. Лопасти выполнены сдвоенными ступенчатыми и имеют с рабочего торца полуокружность. В передних сдвоенных ступенчатых лопастях по ходу вращения ротора с валом отбора мощности установлены перепускные клапаны. Компрессорная камера и рабочая камера разделены двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя сдвоенными ступенчатыми лопастями по наружному диаметру ротора. Ротор имеет между двумя сдвоенными лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом. Техническим результатом является упрощение конструкции, уменьшение габаритов и веса, повышение эффективности двигателя. 7 ил.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180° относительно друг друга, в корпусе во внутренней полости имеется выступ, во внутренней полости выступа по свободной посадке размещен ротор, имеющий два паза, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, внутренняя поверхность выступа разделена на четыре части, где расположены компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, отличающийся тем, что выступ закрыт с двух сторон передней и задней крышками, пазы выполнены сдвоенными ступенчатыми, лопасти выполнены сдвоенными ступенчатыми и имеют с рабочего торца полуокружность, в передних сдвоенных ступенчатых лопастях по ходу вращения ротора с валом отбора мощности установлены перепускные клапаны, компрессорная камера и рабочая камера разделены двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя сдвоенными ступенчатыми лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между двумя сдвоенными лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом.