РОТОРНО-ЛОПАСТНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F02B55/02 F01C1/07 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-лопастным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве силовой установки на транспортных средствах.

Известен роторно-лопастной двигатель с механизмом связи Кауэрца, содержащий корпус с впускным и выпускным окнами, два ротора с лопастями, соосно установленные в корпусе с возможностью вращения в одном направлении и образующие в полости корпуса четыре изолированные камеры переменного объема, а также механизм связи лопастей, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, связанного с осью вращения роторов посредством зубчатой передачи (Г.Г. Гуськов. Необычные двигатели. М. Знание, 1971, с.25, рис.12). Известный двигатель отличается высокой компактностью, однако действие газовых сил и ударных нагрузок при вспышках горючей смеси воспринимается очень маленькими поверхностями контакта на зубьях шестерен, в результате чего очень быстро появляется усталостное разрушение металла на поверхности зубьев, они начинают выкрашиваться и двигатель выходит из строя.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий рабочий цилиндр, два соосно расположенных ротора, вал отбора мощности, два коленчатых вала и два шатуна роторов, каждый ротор имеет ось, к которой внутри рабочего цилиндра прикреплены две лопасти, а вне его - кривошип, каждый шатун роторов соединен с шейкой своего коленчатого вала и с кривошипом своего ротора (пат. РФ №2101520, 1998, кл. F02B 55/00).

Известный двигатель имеет следующие недостатки:

- низкие КПД и ресурс, обусловленные трением в крейцкопфных механизмах;

- необходимость размещения в корпусе рабочего цилиндра двух коленчатых валов приводит к недостаточной мощности при заданных габаритах двигателя. При этом возникает противоречие: для увеличения рабочего объема и степени сжатия, от которых зависит мощность, необходимо увеличить эксцентриситет траектории движения кривошипов роторов, что достижимо только путем увеличения длины щек коленчатых валов, что приводит к тому, что для размещения коленчатых валов требуется больший объем пространства рабочего цилиндра.

Согласно изобретению роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит рабочий цилиндр, два соосно расположенных ротора, вал отбора мощности, два коленчатых вала и два шатуна роторов, каждый ротор имеет ось, к которой внутри рабочего цилиндра прикреплены две лопасти, а вне его - кривошип, каждый шатун роторов соединен с шейкой своего коленчатого вала и с кривошипом своего ротора.

Технический эффект изобретения заключается в устранении указанных недостатков и достигается тем, что двигатель содержит два шатуна вала отбора мощности, каждый коленчатый вал имеет кривошип, вал отбора мощности имеет два кривошипа, каждый шатун вала отбора мощности соединен с шейкой кривошипа своего коленчатого вала и своим кривошипом вала отбора мощности. На графических материалах изображены:

фиг.1 - разрез роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) по плоскости осей роторов, коленчатых валов и вала отбора мощности (роторы на фиг.1 изображены условно);

фиг.2 - вид сбоку (на фиг.2 движущиеся части ДВС изображены, для наглядности, для переднем плане);

фиг.3 - разрез А-А, на котором показано размещение роторов и их лопастей в рабочем цилиндре;

фиг.4 - вариант выполнения узла, обеспечивающего правильное направление вращения движущихся частей при прохождении мертвых точек;

фиг.5 - пояснения к соотношениям, определяющим взаимное расположение движущихся частей ДВС;

фиг.6-29 - взаимное расположение движущихся частей ДВС при их различных положениях (пример исполнения).

Роторно-лопастной ДВС содержит рабочий цилиндр 1, имеющий свечу зажигания 2, впускное 3 и выпускное 4 окна. Внутри рабочего цилиндра 1 соосно, с возможностью вращения относительно друг друга и относительно рабочего цилиндра 1 размещены роторы 5_A и 5_B, к валам которых прикреплены по две лопасти 6, а на участках их валов, находящихся за пределами рабочего цилиндра 1 - кривошипы 7_A и 7_B, которые через шатуны роторов 8_A и 8_B соединены с шейками соответствующих коленчатых валов 9_A и 9_B, шейки других кривошипов которых через шатуны вала отбора мощности 10_A и 10_B соединены с соответствующими шейками кривошипов вала отбора мощности 11 (далее ВОМ), который может иметь маховик 12.

Совокупность кривошипа 7_A (7_B), шатуна роторов 8_A (8_B) и коленчатого вала 9_A (9_B) составляет шарнирный антипараллелограмм (И.И. Артоболевский, Механизмы в современной технике, М. «Наука», 1979, т.1 с.309, механизм 605). Вращение роторов 5_A и 5_B и коленчатых валов 9_A и 9_B в шарнирном антипараллелограмме происходит в противоположных направлениях.

Другие системы и агрегаты роторно-лопастного ДВС (системы питания, зажигания, охлаждения и др.) выполнены обычным для ДВС образом и на графических материалах не показаны.

Роторно-лопастной ДВС работает следующим образом.

Роторы 5_A и 5_B вращаются (на графических материалах - против часовой стрелки) неравномерно, при этом объем каждой из четырех камер, образуемых парами лопастей 6, изменяется.

Объем камеры, соединенной с впускным окном 3, увеличивается, и в нее поступает подготовленная рабочая смесь (такт впуска). После того, как задняя (набегающая) лопасть этой камеры закроет впускное окно 3, объем этой камеры начинает уменьшаться, сжимая рабочую смесь (такт сжатия). После достижения камерой своего минимального объема происходит поджигание рабочей смеси свечой 2 и объем этой камеры начинает увеличиваться (такт рабочего хода). Энергия сгоревшего топлива передается через соответствующий ротор 5, его кривошип 7, соответствующий шатун ротора 8, соответствующий коленвал 9, соответствующий шатун ВОМ 10 на ВОМ 11. После того, как передняя (убегающая) лопасть этой камеры откроет выпускное окно 4, объем этой камеры начинает уменьшаться и отработанные газы под давлением выходят наружу (такт выпуска). Такт впуска в этой камере начинается в момент, когда задняя лопасть камеры закроет выпускное окно 4, а передняя лопасть камеры откроет впускное окно 3.

Указанный процесс происходит поочередно для каждой камеры.

Неравномерное движение роторов 5_A и 5_B, а также передачу на ВОМ 11 энергии сгоревшего топлива обеспечивают коленвалы 9_A и 9_B с шатунами роторов 8_A и 8_B и шатунами ВОМ 10_A и 10_B. Коленвалы 9_A и 9_B и ВОМ 11 вращаются в сторону, противоположную направлению вращения роторов 5_A и 5_B (на графических материалах - по часовой стрелке).

ВОМ 11 вращается равномерно за счет инерции нагрузки, а в ее отсутствие - маховика 12. Для подсоединения нагрузки может быть использован, например, механизм двойного шарнирного параллелограмма (И.И. Артоболевский, там же, механизм 594, с.303), или, поскольку ВОМ 11 вращается равномерно - зубчатая передача.

Мертвые точки, т.е. точки, в которых возможно изменение правильного направления вращения роторов 5_A и 5_B, коленвалов 9_A и 9_B и ВОМ 11 (на фиг.1 этим точкам соответствует горизонтальное положение шатунов 8_A, 8_B, 10_A и 10_B) механизм проходит за счет инерции. При низких оборотах, а также при внешнем приводе в движение (напр., при запуске) правильное направление вращения может быть обеспечено принудительно (И.И. Артоболевский, там же, механизмы 606 и 607, с.309). Другой вариант такого узла, исключающий ударные нагрузки, приведен на фиг.4. К шатуну 8 (10) прикреплена траверса 14, имеющая на своих концах магниты 15. Группа магнитов 16 прикреплена к корпусу ДВС в точках, исключающих их контакт с другими подвижными деталями ДВС, причем ориентация магнитов выбрана таким образом, чтобы создать в мертвых точках момент сил, воздействующий на шатун 8 (10) в направлении, необходимом для правильной работы механизма.

Исключив неопределенности в движении механизма, получаем взаимнооднозначное соответствие между угловым положением ротора 5_A - угловым положением ВОМ 11 - угловым положением ротора 5_B, которые определяются из следующих соотношений (фиг.5).

Введем следующие обозначения:

R - радиус траектории движения центров шеек кривошипов роторов 7_A и 7_B, равный радиусу траектории движения центров шеек коленвалов 9_A и 9_B;

L - межцентровое расстояние между осями роторов 5_A и 5_B и коленвалов 9_A и 9_B, равное длине шатунов роторов 8_A и 8_B;

r - радиус траектории движения центров шеек кривошипов ВОМ 11;

а - межцентровое расстояние между осями ВОМ 11 и коленвалов 9_A и 9_B

b - длина шатунов ВОМ 10_A и 10_B;

δ_A, δ_B - угловое расстояние между центрами шеек кривошипов 7_A и 7_B и средней линией O₁F лопастей соответствующих роторов (средняя линия лопасти - линия, перпендикулярная оси ротора и находящаяся в плоскости, в которой расположена ось ротора и которая делит лопасть ротора пополам);

λ - угловой размер лопасти.

Все углы отсчитываются от луча O₃Y, положительным является направление по часовой стрелке.

Пусть ВОМ 11 повернулся на угол φ=∠AO₃O₂. Тогда, из ΔАО₃О₂: c²=r²+a²-2ar cosφ, где с=AO₂;

Из ΔAO₃O₂: $$\frac{c}{sin\varphi }=\frac{r}{sin\alpha }$$ или $$\alpha =arcsin\frac{rsin\varphi }{c}$$

где α=∠АО₂О₃

ΔAO₂C₁=ΔAO₂C₂ (по трем сторонам), ∠AO₂C₁=∠AO₂C₂=γ.

Из ΔAO₂C₁: b²=R²+с²-2Rc cosγ или $$\gamma =arccos\frac{R^2+c^2-b^2}{2Rc}$$

∠C₁O₂O₃=γ_A=α+γ; ∠C₂O₂O₃=γ_B=α-γ;

Для ротора X, где X={А,В}:

∠D_XO₂O₁=∠C_XO₂O₃=γ_X. Из ΔD_XO₂O₁:

C_X ²=L²+R²-2LRcosγ_X, где C_X=O₁D_X, и из того же треугольника:

$$\frac{C_X}{sin{\gamma }_X}=\frac{R}{sin{\beta }_{X2}}$$ или $${\beta }_{X2}=arcsin\frac{Rsin{\gamma }_X}{C_X}$$

ΔD_XO₂O₁=ΔD_XB_XO₁ = (по трем сторонам), ∠D_XB_XO₁=∠D_XO₂O₁=γ_X

∠B_XO₁D_X=β_X1; ∠B_XD_XO₁=∠D_XO₁O₂=β_X2

Отсюда угол β_X, на который повернется шейка кривошипа 7_X ротора 5_X:

β_X=π+β_X2-β_X1=γ_X+β_X1+β_X2+β_X2-β_X1=γ_X+2β_X2

Угловое положение средней линии лопасти ротора Х равно

ψ_X1=β_X+δ_X - для первой лопасти ротора Х

ψ_X2=π+β_X+δ_X - для второй (оппозитной) лопасти ротора Х

Угловое положение передних (набегающих) поверхностей лопастей ротора Х равно ψ_XJ-λ/2, а задних (убегающих) - ψ_XJ+λ/2, где j={1,2}

Текущий угловой объем каждой камеры (в зависимости от φ) определяется как разность углового положения задней (убегающей) и передней (набегающей) поверхностей лопастей, образующих данную камеру и изменяется от некоторого минимального (при определенном φ) до некоторого максимального (при другом φ) и вновь от некоторого минимального до некоторого максимального, во второй раз за каждый оборот роторов и ВОМ.

Параметры двигателя выбирают таким образом, чтобы:

1. Значения минимального и максимального угловых объемов каждой из четырех камер совпадали. В этом случае условия горения топлива, в частности, количество сгораемого топлива и степень сжатия будут во всех камерах одинаковы, как и одинаковой будет выделяемая при каждой вспышке энергия.

2. Моменты зажигания, совпадающие с достижением минимального углового объема в некоторой камере, должны следовать через одинаковые промежутки времени, т.е. при угловых положениях ВОМ 11, отстоящих друг от друга на 90º, поскольку за один оборот ВОМ 11 в каждой из четырех камер происходит полный цикл работы ДВС (4 такта), а ВОМ 11 вращается с постоянной скоростью. При выполнении этого и предыдущего условий достигается равномерная работа двигателя.

3. Значения минимального и максимального угловых объемов каждой из четырех камер достигались при одинаковых угловых положениях роторов, в частности, одно из двух за один оборот минимальных угловых объемов каждой камеры соответствовало положению свечи зажигания 2. В этом случае фазы газораспределения (моменты открытия и закрытия впускного 3 и выпускного 4 окон) и условия зажигания будут для всех камер одинаковыми.

Для доказательства существования такого набора параметров рассмотрим роторно-лопастной ДВС, в котором

R:L:r:а:b=40:89:40:30:30, δ_A=+20,7º, δ_B=-20,7º, λ=30º

В таблице 1 приведены значения угловых положений шеек коленвалов 9_A и 9_B (γ_A и γ_B) и кривошипов роторов 7_A и 7_B (β_A и β_B), а также угловые объемы камер K₁=K₃ и K₂=K₄. для положения ВОМ 11 от 0º до 360º через 1º, а на фиг 6-29 изображены положения движущихся частей двигателя через каждые 15º положения ВОМ 11. Первой камерой K₁ считается та камера, у которой углы между средней линией образующих ее лопастей и кривошипами соответствующих роторов меньше, чем у других, а 2-й, 3-й и 4-й - те, в которых последовательно совершается рабочий ход.

Таблица 1 ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, К₃ К₂, К₄ 0 180,0 180,0 180,0 180,0 11,40 108,60 1 181,0 187,0 179,6 177,3 13,68 106,32 2 182,0 193,9 179,2 174,7 15,95 104,05 3 183,0 200,8 178,9 172,0 18,23 101,77 4 184,0 207,5 178,5 169,4 20,49 99,51 5 185,0 214,0 178,1 166,8 22,74 97,26 6 186,0 220,3 177,7 164,1 24,99 95,01 7 187,0 226,4 177,3 161,5 27,21 92,79 8 188,0 232,2 177,0 158,9 29,42 90,58 9 189,0 237,7 176,6 156,4 31,61 88,39 10 190,0 243,0 176,2 153,8 33,78 86,22 11 191,0 248,0 175,8 151,3 35,93 84,07 12 192,0 252,7 175,4 148,8 38,05 81,95 13 193,0 257,1 175,0 146,3 40,15 79,85 14 194,0 261,4 174,7 143,8 42,22 77,78 15 195,0 265,3 174,3 141,4 44,26 75,74 16 196,0 269,1 173,9 139,0 46,27 73,73 17 197,0 272,6 173,5 136,7 48,25 71,75 18 198,0 275,9 173,1 134,3 50,19 69,81 19 199,0 279,0 172,7 132,0 52,10 67,90 20 200,0 282,0 172,3 129,8 53,97 66,03 21 201,0 284,8 171,9 127,5 55,81 64,19 22 202,0 287,4 171,6 125,3 57,62 62,38 23 203,0 289,8 171,2 123,2 59,39 60,61 24 204,0 292,2 170,8 121,1 61,12 58,88 25 205,0 294,4 170,4 119,0 62,81 57,19 26 206,0 296,5 170,0 116,9 64,46 55,54 27 207,0 298,5 169,6 114,9 66,08 53,92 28 208,0 300,4 169,2 112,9 67,66 52,34 29 209,0 302,2 168,8 111,0 69,21 50,79

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 30 210,0 303,9 168,4 109,1 70,71 49,29 31 211,0 305,5 168,0 107,2 72,18 47,82 32 212,0 307,0 167,6 105,4 73,61 46,39 33 213,0 308,5 167,2 103,6 75,01 44,99 34 214,0 309,9 166,8 101,8 76,37 43,63 35 215,0 311,3 166,3 100,1 77,69 42,31 36 216,0 312,5 165,9 98,4 78,98 41,02 37 217,0 313,8 165,5 96,7 80,23 39,77 38 218,0 314,9 165,1 95,0 81,45 38,55 39 219,0 316,1 164,7 93,4 82,63 37,37 40 220,0 317,1 164,3 91,9 83,78 36,22 41 221,0 318,2 163,8 90,3 84,90 35,10 42 222,0 319,2 163,4 88,8 85,98 34,02 43 223,0 320,1 163,0 87,3 87,03 32,97 44 224,0 321,1 162,6 85,9 88,05 31,95 45 225,0 321,9 162,1 84,5 89,04 30,96 46 226,0 322,8 161,7 83,1 90,00 30,00 47 227,0 323,6 161,2 81,7 90,93 29,07 48 228,0 324,4 160,8 80,4 91,83 28,17 49 229,0 325,2 160,4 79,1 92,70 27,30 50 230,0 325,9 159,9 77,8 93,54 26,46 51 231,0 326,7 159,5 76,5 94,35 25,65 52 232,0 327,3 159,0 75,3 95,14 24,86 53 233,0 328,0 158,6 74,1 95,90 24,10 54 234,0 328,7 158,1 72,9 96,63 23,37 55 235,0 329,3 157,6 71,7 97,34 22,66 56 236,0 329,9 157,2 70,5 98,02 21,98 57 237,0 330,5 156,7 69,4 98,67 21,33 58 238,0 331,1 156,2 68,3 99,31 20,69 59 239,0 331,7 155,7 67,2 99,92 20,08

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 60 240,0 332,2 155,3 66,2 100,50 19,50 61 241,0 332,7 154,8 65,1 101,06 18,94 62 242,0 333,3 154,3 64,1 101,60 18,40 63 243,0 333,8 153,8 63,1 102,12 17,88 64 244,0 334,2 153,3 62,1 102,61 17,39 65 245,0 334,7 152,8 61,1 103,08 16,92 66 246,0 335,2 152,3 60,2 103,53 16,47 67 247,0 335,6 151,8 59,2 103,96 16,04 68 248,0 336,1 151,3 58,3 104,37 15,63 69 249,0 336,5 150,7 57,4 104,76 15,24 70 250,0 336,9 150,2 56,5 105,13 14,87 71 251,0 337,3 149,7 55,6 105,48 14,52 72 252,0 337,8 149,1 54,7 105,81 14,19 73 253,0 338,1 148,6 53,9 106,12 13,88 74 254,0 338,5 148,1 53,0 106,41 13,59 75 255,0 338,9 147,5 52,2 106,68 13,32 76 256,0 339,3 146,9 51,4 106,93 13,07 77 257,0 339,6 146,4 50,6 107,17 12,83 78 258,0 340,0 145,8 49,8 107,38 12,62 79 259,0 340,3 145,2 49,0 107,58 12,42 80 260,0 340,7 144,6 48,3 107,76 12,24 81 261,0 341,0 144,1 47,5 107,92 12,08 82 262,0 341,3 143,5 46,8 108,06 11,94 83 263,0 341,7 142,8 46,1 108,19 11,81 84 264,0 342,0 142,2 45,3 108,30 11,70 85 265,0 342,3 141,6 44,6 108,39 11,61 86 266,0 342,6 141,0 43,9 108,46 11,54 87 267,0 342,9 140,4 43,2 108,52 11,48 88 268,0 343,2 139,7 42,6 108,56 11,44 89 269,0 343,5 139,1 41,9 108,58 11,42

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 90 270,0 343,7 138,4 41,2 108,58 11,42 91 271,0 344,0 137,7 40,6 108,57 11,43 92 272,0 344,3 137,1 39,9 108,54 11,46 93 273,0 344,6 136,4 39,3 108,49 11,51 94 274,0 344,8 135,7 38,7 108,42 11,58 95 275,0 345,1 135,0 38,0 108,34 11,66 96 276,0 345,3 134,3 37,4 108,24 11,76 97 277,0 345,6 133,5 36,8 108,12 11,88 98 278,0 345,8 132,8 36,2 107,98 12,02 99 279,0 346,1 132,0 35,6 107,83 12,17 100 280,0 346,3 131,3 35,0 107,66 12,34 101 281,0 346,6 130,5 34,4 107,47 12,53 102 282,0 346,8 129,7 33,9 107,26 12,74 103 283,0 347,0 128,9 33,3 107,04 12,96 104 284,0 347,3 128,1 32,7 106,79 13,21 105 285,0 347,5 127,3 32,2 106,53 13,47 106 286,0 347,7 126,5 31,6 106,25 13,75 107 287,0 347,9 125,7 31,1 105,95 14,05 108 288,0 348,1 124,8 30,6 105,63 14,37 109 289,0 348,4 123,9 30,0 105,29 14,71 110 290,0 348,6 123,0 29,5 104,94 15,06 111 291,0 348,8 122,1 29,0 104,56 15,44 112 292,0 349,0 121,2 28,5 104,16 15,84 113 293,0 349,2 120,3 28,0 103,74 16,26 114 294,0 349,4 119,4 27,5 103,30 16,70 115 295,0 349,6 118,4 26,9 102,84 17,16 116 296,0 349,8 117,4 26,5 102,36 17,64 117 297,0 350,0 116,4 26,0 101,86 18,14 118 298,0 350,2 115,4 25,5 101,33 18,67 119 299,0 350,4 114,4 25,0 100,79 19,21

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 120 300,0 350,6 113,3 24,5 100,22 19,78 121 301,0 350,8 112,2 24,0 99,62 20,38 122 302,0 350,9 111,2 23,6 99,01 20,99 123 303,0 351,1 110,0 23,1 98,37 21,63 124 304,0 351,3 108,9 22,6 97,70 22,30 125 305,0 351,5 107,8 22,2 97,01 22,99 126 306,0 351,7 106,6 21,7 96,30 23,70 127 307,0 351,9 105,4 21,2 95,56 24,44 128 308,0 352,0 104,2 20,8 94,79 25,21 129 309,0 352,2 102,9 20,3 94,00 26,00 130 310,0 352,4 101,7 19,9 93,17 26,83 131 311,0 352,6 100,4 19,5 92,33 27,67 132 312,0 352,7 99,1 19,0 91,45 28,55 133 313,0 352,9 97,7 18,6 90,55 29,45 134 314,0 353,1 96,4 18,1 89,61 30,39 135 315,0 353,2 95,0 17,7 88,65 31,35 136 316,0 353,4 93,5 17,3 87,65 32,35 137 317,0 353,6 92,1 16,9 86,63 33,37 138 318,0 353,7 90,6 16,4 85,57 34,43 139 319,0 353,9 89,1 16,0 84,49 35,51 140 320,0 354,0 87,6 15,6 83,37 36,63 141 321,0 354,2 86,0 15,2 82,21 37,79 142 322,0 354,4 84,4 14,8 81,03 38,97 143 323,0 354,5 82,8 14,3 79,81 40,19 144 324,0 354,7 81,1 13,9 78,55 41,45 145 325,0 354,8 79,4 13,5 77,26 42,74 146 326,0 355,0 77,7 13,1 75,94 44,06 147 327,0 355,2 75,9 12,7 74,58 45,42 148 328,0 355,3 74,1 12,3 73,19 46,81 149 329,0 355,5 72,3 11,9 71,76 48,24

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 150 330,0 355,6 70,4 11,5 70,29 49,71 151 331,0 355,8 68,5 11,1 68,79 51,21 152 332,0 355,9 66,6 10,7 67,25 52,75 153 333,0 356,1 64,6 10,3 65,67 54,33 154 334,0 356,2 62,6 9,9 64,06 55,94 155 335,0 356,4 60,5 9,5 62,41 57,59 156 336,0 356,5 58,5 9,1 60,72 59,28 157 337,0 356,7 56,3 8,8 59,00 61,00 158 338,0 356,8 54,2 8,4 57,24 62,76 159 339,0 357,0 52,0 8,0 55,44 64,56 160 340,0 357,1 49,8 7,6 53,61 66,39 161 341,0 357,3 47,6 7,2 51,75 68,25 162 342,0 357,4 45,3 6,8 49,85 70,15 163 343,0 357,6 43,0 6,4 47,92 72,08 164 344,0 357,7 40,6 6,1 45,96 74,04 165 345,0 357,8 38,2 5,7 43,96 76,04 166 346,0 358,0 35,8 5,3 41,94 78,06 167 347,0 358,1 33,4 4,9 39,89 80,11 168 348,0 358,3 30,9 4,5 37,81 82,19 169 349,0 358,4 28,4 4,1 35,70 84,30 170 350,0 358,6 25,9 3,8 33,57 86,43 171 351,0 358,7 23,4 3,4 31,42 88,58 172 352,0 358,9 20,9 3,0 29,25 90,75 173 353,0 359,0 18,3 2,6 27,06 92,94 174 354,0 359,1 15,7 2,3 24,85 95,15 175 355,0 359,3 13,1 1,9 22,63 97,37 176 356,0 359,4 10,5 1,5 20,40 99,60 177 357,0 359,6 7,9 1,1 18,16 101,84 178 358,0 359,7 5,3 0,8 15,91 104,09 179 359,0 359,9 2,6 0,4 13,66 106,34

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 180 0,0 0,0 0,0 0,0 11,40 108,60 181 0,1 1,0 359,6 357,4 13,66 106,34 182 0,3 2,0 359,2 354,7 15,91 104,09 183 0,4 3,0 358,9 352,1 18,16 101,84 184 0,6 4,0 358,5 349,5 20,40 99,60 185 0,7 5,0 358,1 346,9 22,63 97,37 186 0,9 6,0 357,7 344,3 24,85 95,15 187 1,0 7,0 357,4 341,7 27,06 92,94 188 1,1 8,0 357,0 339,1 29,25 90,75 189 1,3 9,0 356,6 336,6 31,42 88,58 190 1,4 10,0 356,2 334,1 33,57 86,43 191 1,6 11,0 355,9 331,6 35,70 84,30 192 1,7 12,0 355,5 329,1 37,81 82,19 193 1,9 13,0 355,1 326,6 39,89 80,11 194 2,0 14,0 354,7 324,2 41,94 78,06 195 2.2 15,0 354,3 321,8 43,96 76,04 196 2,3 16,0 353,9 319,4 45,96 74,04 197 2,4 17,0 353,6 317,0 47,92 72,08 198 2,6 18,0 353,2 314,7 49,85 70,15 199 2,7 19,0 352,8 312,4 51,75 68,25 200 2,9 20,0 352,4 310,2 53,61 66,39 201 3,0 21,0 352,0 308,0 55,44 64,56 202 3,2 22,0 351,6 305,8 57,24 62,76 203 3,3 23,0 351,2 303,7 59,00 61,00 204 3,5 24,0 350,9 301,5 60,72 59,28 205 3,6 25,0 350,5 299,5 62,41 57,59 206 3,8 26,0 350,1 297,4 64,06 55,94 207 3,9 27,0 349,7 295,4 65,67 54,33 208 4,1 28,0 349,3 293,4 67,25 52,75 209 4,2 29,0 348,9 291,5 68,79 51,21

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 210 4,4 30,0 348,5 289,6 70,29 49,71 211 4,5 31,0 348,1 287,7 71,76 48,24 212 4,7 32,0 347,7 285,9 73,19 46,81 213 4,8 33,0 347,3 284,1 74,58 45,42 214 5,0 34,0 346,9 282,3 75,94 44,06 215 5,2 35,0 346,5 280,6 77,26 42,74 216 5,3 36,0 346,1 278,9 78,55 41,45 217 5,5 37,0 345,7 277,2 79,81 40,19 218 5,6 38,0 345,2 275,6 81,03 38,97 219 5,8 39,0 344,8 274,0 82,21 37,79 220 6,0 40,0 344,4 272,4 83,37 36,63 221 6,1 41,0 344,0 270,9 84,49 35,51 222 6,3 42,0 343,6 269,4 85,57 34,43 223 6,4 43,0 343,1 267,9 86,63 33,37 224 6,6 44,0 342,7 266,5 87,65 32,35 225 6,8 45,0 342,3 265,0 88,65 31,35 226 6,9 46,0 341,9 263,6 89,61 30,39 227 7,1 47,0 341,4 262,3 90,55 29,45 228 7,3 48,0 341,0 260,9 91,45 28,55 229 7,4 49,0 340,5 259,6 92,33 27,67 230 7,6 50,0 340,1 258,3 93,17 26,83 231 7,8 51,0 339,7 257,1 94,00 26,00 232 8,0 52,0 339,2 255,8 94,79 25,21 233 8,1 53,0 338,8 254,6 95,56 24,44 234 8,3 54,0 338,3 253,4 96,30 23,70 235 8,5 55,0 337,8 252,2 97,01 22,99 236 8,7 56,0 337,4 251,1 97,70 22,30 237 8,9 57,0 336,9 250,0 98,37 21,63 238 9,1 58,0 336,4 248,8 99,01 20,99 239 9,2 59,0 336,0 247,8 99,62 20,38

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 240 9,4 60,0 335,5 246,7 100,22 19,78 241 9,6 61,0 335,0 245,6 100,79 19,21 242 9,8 62,0 334,5 244,6 101,33 18,67 243 10,0 63,0 334,0 243,6 101,86 18,14 244 10,2 64,0 333,5 242,6 102,36 17,64 245 10,4 65,0 333,1 241,6 102,84 17,16 246 10,6 66,0 332,5 240,6 103,30 16,70 247 10,8 67,0 332,0 239,7 103,74 16,26 248 11,0 68,0 331,5 238,8 104,16 15,84 249 11,2 69,0 331,0 237,9 104,56 15,44 250 11,4 70,0 330,5 237,0 104,94 15,06 251 11,6 71,0 330,0 236,1 105,29 14,71 252 11,9 72,0 329,4 235,2 105,63 14,37 253 12,1 73,0 328,9 234,3 105,95 14,05 254 12,3 74,0 328,4 233,5 106,25 13,75 255 12,5 75,0 327,8 232,7 106,53 13,47 256 12,7 76,0 327,3 231,9 106,79 13,21 257 13,0 77,0 326,7 231,1 107,04 12,96 258 13,2 78,0 326,1 230,3 107,26 12,74 259 13,4 79,0 325,6 229,5 107,47 12,53 260 13,7 80,0 325,0 228,7 107,66 12,34 261 13,9 81,0 324,4 228,0 107,83 12,17 262 14,2 82,0 323,8 227,2 107,98 12,02 263 14,4 83,0 323,2 226,5 108,12 11,88 264 14,7 84,0 322,6 225,7 108,24 11,76 265 14,9 85,0 322,0 225,0 108,34 11,66 266 15,2 86,0 321,3 224,3 108,42 11,58 267 15,4 87,0 320,7 223,6 108,49 11,51 268 15,7 88,0 320,1 222,9 108,54 11,46 269 16,0 89,0 319,4 222,3 108,57 11,43

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 270 16,3 90,0 318,8 221,6 108,58 11,42 271 16,5 91,0 318,1 220,9 108,58 11,42 272 16,8 92,0 317,4 220,3 108,56 11,44 273 17,1 93,0 316,8 219,6 108,52 11,48 274 17,4 94,0 316,1 219,0 108,46 11,54 275 17,7 95,0 315,4 218,4 108,39 11,61 276 18,0 96,0 314,7 217,8 108,30 11,70 277 18,3 97,0 313,9 217,2 108,19 11,81 278 18,7 98,0 313,2 216,5 108,06 11,94 279 19,0 99,0 312,5 215,9 107,92 12,08 280 19,3 100,0 311,7 215,4 107,76 12,24 281 19,7 101,0 311,0 214,8 107,58 12,42 282 20,0 102,0 310,2 214,2 107,38 12,62 283 20,4 103,0 309,4 213,6 107,17 12,83 284 20,7 104,0 308,6 213,1 106,93 13,07 285 21,1 105,0 307,8 212,5 106,68 13,32 286 21,5 106,0 307,0 211,9 106,41 13,59 287 21,9 107,0 306,1 211,4 106,12 13,88 288 22,2 108,0 305,3 210,9 105,81 14,19 289 22,7 109,0 304,4 210,3 105,48 14,52 290 23,1 110,0 303,5 209,8 105,13 14,87 291 23,5 111,0 302,6 209,3 104,76 15,24 292 23,9 112,0 301,7 208,7 104,37 15,63 293 24,4 113,0 300,8 208,2 103,96 16,04 294 24,8 114,0 299,8 207,7 103,53 16,47 295 25,3 115,0 298,9 207,2 103,08 16,92 296 25,8 116,0 297,9 206,7 102,61 17,39 297 26,2 117,0 296,9 206,2 102,12 17,88 298 26,7 118,0 295,9 205,7 101,60 18,40 299 27,3 119,0 294,9 205,2 101,06 18,94

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 300 27,8 120,0 293,8 204,7 100,50 19,50 301 28,3 121,0 292,8 204,3 99,92 20,08 302 28,9 122,0 291,7 203,8 99,31 20,69 303 29,5 123,0 290,6 203,3 98,67 21,33 304 30,1 124,0 289,5 202,8 98,02 21,98 305 30,7 125,0 288,3 202,4 97,34 22,66 306 31,3 126,0 287,1 201,9 96,63 23,37 307 32,0 127,0 285,9 201,4 95,90 24,10 308 32,7 128,0 284,7 201,0 95,14 24,86 309 33,3 129,0 283,5 200,5 94,35 25,65 310 34,1 130,0 282,2 200,1 93,54 26,46 311 34,8 131,0 280,9 199,6 92,70 27,30 312 35,6 132,0 279,6 199,2 91,83 28,17 313 36,4 133,0 278,3 198,8 90,93 29,07 314 37,2 134,0 276,9 198,3 90,00 30,00 315 38,1 135,0 275,5 197,9 89,04 30,96 316 38,9 136,0 274,1 197,4 88,05 31,95 317 39,9 137,0 272,7 197,0 87,03 32,97 318 40,8 138,0 271,2 196,6 85,98 34,02 319 41,0 138,2 270,9 196,5 85,79 34,21 320 42,9 140,0 268,1 195,7 83,78 36,22 321 39,0 136,1 274,0 197,4 87,99 32,01 322 45,1 142,0 265,0 194,9 81,45 38,55 323 46,2 143,0 263,3 194,5 80,23 39,77 324 47,5 144,0 261,6 194,1 78,98 41,02 325 48,7 145,0 259,9 193,7 77,69 42,31 326 50,1 146,0 258,2 193,2 76,37 43,63 327 51,5 147,0 256,4 192,8 75,01 44,99 328 53,0 148,0 254,6 192,4 73,61 46,39 329 54,5 149,0 252,8 192,0 72,18 47,82

Таблица 1, продолжение ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 330 56,1 150,0 250,9 191,6 70,71 49,29 331 57,8 151,0 249,0 191,2 69,21 50,79 332 59,6 152,0 247,1 190,8 67,66 52,34 333 61,5 153,0 245,1 190,4 66,08 53,92 334 63,5 154,0 243,1 190,0 64,46 55,54 335 65,6 155,0 241,0 189,6 62,81 57,19 336 67,8 156,0 238,9 189,2 61,12 58,88 337 70,2 157,0 236,8 188,8 59,39 60,61 338 72,6 158,0 234,7 188,4 57,62 62,38 339 75,2 159,0 232,5 188,1 55,81 64,19 340 78,0 160,0 230,2 187,7 53,97 66,03 341 81,0 161,0 228,0 187,3 52,10 67,90 342 84,1 162,0 225,7 186,9 50,19 69,81 343 87,4 163,0 223,3 186,5 48,25 71,75 344 90,9 164,0 221,0 186,1 46,27 73,73 345 94,7 165,0 218,6 185,7 44,26 75,74 346 98,6 166,0 216,2 185,3 42,22 77,78 347 102,9 167,0 213,7 185,0 40,15 79,85 348 107,3 168,0 211,2 184,6 38,05 81,95 349 112,0 169,0 208,7 184,2 35,93 84,07 350 117,0 170,0 206,2 183,8 33,78 86,22 351 122,3 171,0 203,6 183,4 31,61 88,39 352 127,8 172,0 201,1 183,0 29,42 90,58 353 133,6 173,0 198,5 182,7 27,21 92,79 354 139,7 174,0 195,9 182,3 24,99 95,01 355 146,0 175,0 193,2 181,9 22,74 97,26 356 152,5 176,0 190,6 181,5 20,49 99,51 357 159,2 177,0 188,0 181,1 18,23 101,77 358 166,1 178,0 185,3 180,8 15,95 104,05 359 173,0 179,0 182,7 180,4 13,68 106,32 360 180,0 180,0 180,0 180.0 11,40 108,60

Как можно видеть, все три вышеуказанных условия выполняются:

Таблица 2 ВОМ шейки коленвалов кривошипы роторов камеры, угловой объем φ, град γ_A γ_B β_A β_B K₁, K₃ K₂, K₄ 0 180,0 180,0 180,0 180,0 11,40 108,60 90 270,0 343,7 138,4 41,2 108,58 11,42 180 0,0 0,0 0,0 0,0 11,40 108,60 270 16,3 90,0 318,8 221,6 108,58 11,42

Значения минимальных угловых объемов совпадают (с учетом допусков) и равны 11,4º, значения максимальных угловых объемов также совпадают и равны 108,6º

Значения минимальных угловых объемов в камерах К1, К2, К3 и К4 достигаются, соответственно, при угловом положении ВОМ 11, равных 0º, 90º, 180ºи 270º.

Значения угловых положений набегающей и убегающей поверхностей лопастей камеры, в которой закончился такт сжатия, совпадают и соответствуют положению свечи зажигания 2:

Таблица 3 ВОМ, φ камера набегающая поверхность убегающая поверхность 0 3 π+β_A+δ_A-λ/2=+5,7º π+β_B+δ_B+λ/2=-5,7º 90 4 β_B+δ_B-λ/2=+5,5º π+β_A+δ_A+λ/2=-5,9º 180 1 β_A+δ_A-λ/2=+5,7º β_B+δ_B+λ/2=-5,7º 270 2 π+β_B+δ_B-λ/2=+5,9º β_A+δ_A+λ/2=-5,5º

Аналогично, для всех камер совпадают также угловые положения соответствующих лопастей при открытии и закрытии впускного 3 и выпускного 4 окон.

К достоинству двигателя следует также отнести то, что он содержит (помимо собственно лопастных роторов) только кривошипо-шатунные механизмы, хорошо освоенные в производстве.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит рабочий цилиндр, два соосно расположенных ротора, вал отбора мощности, два коленчатых вала и два шатуна роторов. Каждый ротор имеет ось, к которой внутри рабочего цилиндра прикреплены две лопасти, а вне его - кривошип. Каждый шатун роторов соединен с шейкой своего коленчатого вала и с кривошипом своего ротора. Двигатель содержит два шатуна вала отбора мощности. Каждый коленчатый вал имеет кривошип. Вал отбора мощности имеет два кривошипа. Каждый шатун вала отбора мощности соединен с шейкой кривошипа своего коленчатого вала и своим кривошипом вала отбора мощности. Изобретение направлено на повышение КПД и ресурса двигателя. 29 ил., 3 табл.

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий рабочий цилиндр, два соосно расположенных ротора, вал отбора мощности, два коленчатых вала и два шатуна роторов, каждый ротор имеет ось, к которой внутри рабочего цилиндра прикреплены две лопасти, а вне его - кривошип, каждый шатун роторов соединен с шейкой своего коленчатого вала и с кривошипом своего ротора, отличающийся тем, что содержит два шатуна вала отбора мощности, каждый коленчатый вал имеет кривошип, вал отбора мощности имеет два кривошипа, каждый шатун вала отбора мощности соединен с шейкой кривошипа своего коленчатого вала и своим кривошипом вала отбора мощности.