ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2024 года по МПК F02B57/00 F01B13/04 F02B75/32 F01B9/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, к конструкциям роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может использоваться в качестве силовых установок, как для автотранспорта, так и для различных машин и механизмов.

Известен роторно-поршневой двигатель (патент RU на полезную модель № 111198, опубл. 10.12.2011, бюл. № 34, автор Пирогов С.В.), содержащий неподвижный корпус, ротор, в котором жестко закреплены нагнетательные и рабочие цилиндры с поршнями, нагнетательную камеру, расположенную внутри ротора, механизм преобразования движения поршней, выполненный в виде штоков, шарнирно соединенных с поршнями цилиндров и установленных с возможностью вращения, при этом штоки рабочих цилиндров выполнены дугообразной формы, оси рабочих цилиндров смещены в противоположные стороны от оси вращения ротора, а также системы газораспределения, зажигания и охлаждения. Корпус выполнен цилиндрической формы и снабжен поперечными впускным и выпускным каналами, расположенными напротив нагнетательных и рабочих цилиндров в момент впуска воздуха и выпуска отработанных газов соответственно, внутренняя поверхность корпуса снабжена эксцентричной расточкой, расположенной в зоне впускного канала.

Недостатками известного двигателя являются сложность конструкции и, как следствие, низкая надежность.

Известен двигатель внутреннего сгорания (патент RU на изобретение № 2309272, опубл. 27.10.2007, бюл. № 30, автор Малашенков Ю.К.), принятый за прототип, содержащий корпус с установленным в нем вращающимся блоком цилиндров, в котором выполнены цилиндрические камеры для размещения в них поршней, и шестеренчатого кривошипно-шатунный силовой механизм, кроме того, дополнительно введены плавающие цилиндры, силовой механизм привода цилиндров и опорные подшипники плавающих цилиндров, каждый плавающий цилиндр состоит из гильзы и асимметричной головки и установлен с возможностью его возвратно-поступательного движения в соответствующей цилиндрической камере блока цилиндров, причем в каждой асимметричной головке размещены клапанный механизм и свеча зажигания, срабатывающая от токораспределителя, установленного в отверстии корпуса, при этом ось каждого плавающего цилиндра образует с осью шатуна, совпадающей с осью колена шестеренчатого кривошипно-шатунного силового механизма, установочный угол α, а точка их пересечения, центр пальца поршня, расположена на прямой, проходящей через центр блока цилиндров под углом γ относительно его вертикальной оси, силовой механизм привода цилиндров выполнен из силовых тяг, шарнирно закрепленных с асимметричными головками, опорных балок, обойм и подшипников качения, которые установлены в корпусе, при этом их центры совпадают с центром корпуса, опорные подшипники плавающих цилиндров установлены в блоке цилиндров и контактируют с цилиндрическими поверхностями их гильз, кроме того блок цилиндров установлен в корпусе с зазором и со смещением его центра относительно центра корпуса по прямой, проходящей через центр корпуса перпендикулярно прямой, проходящей через центр шарнирного крепления асимметричной головки и центр корпуса, при этом она ориентирована параллельно, или под углом β относительно оси плавающего цилиндра, а шестеренчатый кривошипно-шатунный силовой механизм выполнен с передаточным отношением неподвижных и подвижных шестерен, равным двум.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции и, как следствие, низкая надежность.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: корпус с установленным в нем вращающимся блоком цилиндров.

Изобретение направлено на повышение надежности двигателя внутреннего сгорания при упрощении его конструкции.

Это достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с установленным в нем вращающимся блоком цилиндров, в котором выполнены цилиндры для размещения в них поршней. В предложенном решении в корпусе выполнены внутренняя цилиндрическая поверхность, герметично закрытая с торцов, эллиптический выступ с вырезом, камера впуска горючей смеси, камера выпуска отработанных газов, и установлена свеча зажигания. В блоке цилиндров выполнена внешняя цилиндрическая поверхность. В головке каждого цилиндра выполнено отверстие для прохода газов и отверстие в днище цилиндра для прохода штока поршня, на котором закреплены ролик с возможностью перемещения в вырезе эллиптического выступа корпуса, и ползун с возможностью его перемещения по параллели, выполненной на блоке цилиндров.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена конструктивная схема двигателя внутреннего сгорания, на фиг. 2 – вид А-А на фиг. 1.

Двигатель внутреннего сгорания включает в себя корпус 1, с установленным в нем на подшипниках вращающимся блоком 2 цилиндров, который содержит цилиндры 3 с размещенными в них поршнями 4 для образования камер сгорания 5. Внутренняя поверхность 6 корпуса 1 в продольном направлении выполнена цилиндрической и герметично закрытой с торцов. В корпусе 1 вдоль оси вращения блока 2 цилиндров выполнен эллиптический выступ с вырезом 7. В корпусе 1 выполнены внутренняя цилиндрическая поверхность 6, герметично закрытая с торцов, в которой выполнена камера 8 впуска горючей смеси и камера 9 выпуска отработанных газов, между которыми установлена свеча зажигания 10. В блоке 2 цилиндров выполнена внешняя цилиндрическая поверхность 11, образующая внутреннюю стенку камеры 8 впуска горючей смеси и внутреннюю стенку камеры 9 выпуска отработанных газов. В головке каждого цилиндра 3 выполнено отверстие 12 для прохода газов, относящееся к системе газораспределения, и отверстие 13 в днище цилиндра 3 для прохода штока 14 поршня 4. На штоке 14 закреплены ролик 15, с возможностью перемещения в вырезе 7 эллиптического выступа корпуса 1, и ползун 16 с возможностью его перемещения по параллели 17, выполненной на блоке 2 цилиндров.

Так как шток 14 поршня 4 жёстко соединён с ползуном 16 и опирается на стенку отверстия 13 в днище цилиндра 3 для прохода штока 14 поршня 4, то получается, что поршень 4 имеет как бы две подвижные опоры на блоке 2 цилиндров. Таким образом, поршень 4 разгружен от поперечной силы, так как её действие переносится на ползун 16 и днище цилиндра 3, обеспечивая вращение блока 2 цилиндров внутри корпуса 1, производя механическую работу, В результате чего исчезает давление поршня 4 на внутренние стенки цилиндра 3 и, как следствие, уменьшается трение между поршнем 4 и цилиндром 3 и их износ и как результат повышается надежность двигателя внутреннего сгорания при очевидном упрощении его конструкции. Переменный внутренний объем в цилиндре 3 образуется роликом 15, установленным на штоке 14 поршня 4, при движении в вырезе 7 эллиптического выступа, выполненном на корпусе 1. Шток 14 поршня 4 жестко связан с ползуном 16, который опирается на параллель 17 блока 2 цилиндров, и на стенку отверстия 13 в днище цилиндра 3 для прохода штока 14 поршня 4. Получается, что поршень 4 имеет две подвижные опоры на блоке 2 цилиндров. Таким образом, поршень 4 разгружен от поперечных сил, их действие перенесено на ползун 16 и днище цилиндра 3, в результате чего исчезает давление поршня 4 на внутренние стенки цилиндра 3 и, как следствие, уменьшается трение между поршнем 4 и цилиндром 3 и их износ. Во время рабочего хода поршень 4, двигаясь вниз цилиндра 3, штоком 14 с роликом 15 прокатывается по вырезу 7 эллиптического выступа корпуса 1 на 90° от большой полуоси эллиптического выступа до малой полуоси эллиптического выступа, при этом шток 14 поршня 4, воздействуя на стенку отверстия 13 в днище цилиндра 3 и, через ползун 16, на параллель 17 блока 2 цилиндров, поворачивает блок 2 цилиндров на 90° внутри корпуса 1, производя механическую работу.

Рассмотрим работу предлагаемого двигателя внутреннего сгорания.

Исходное положение:

Блок 2 цилиндров имеет момент количества движения от предыдущего рабочего хода и вращается по часовой стрелке. Отверстие 12 цилиндра 3 находится в начале камеры 8 впуска горючей смеси.

Работа двигателя:

Такт впуска. Блок 2 цилиндров своей внешней цилиндрической поверхностью 11, образует внутреннюю стенку камеры 8 впуска горючей смеси и поворачивается от 0° до 90°. Ролик 15, прокатываясь по вырезу 7 эллиптического выступа корпуса 1, опускает шток 14 поршня 4 в цилиндре 3, засасывая из камеры 8 горючую смесь в камеру сгорания 5. Поворачиваясь на 90°, блок 2 цилиндров полностью заполняет камеру сгорания 5 цилиндра 3 горючей смесью, а внутренняя цилиндрическая поверхность 6 корпуса 1 закрывает отверстие 12 цилиндра 3.

Такт сжатия. Блок 2 цилиндров, поворачиваясь от 90° до 180°. Ролик 15, прокатываясь по вырезу 7 эллиптического выступа корпуса 1, поднимает шток 14 поршня 4 в цилиндре 3 и сжимает горючую смесь в камере сгорания 5. Поворачиваясь на 180°, блок 2 цилиндров подводит отверстие 12 цилиндра 3 к свече зажигания 10.

Такт рабочего хода. Блок 2 цилиндров, поворачивается от 180° до 270°. Подается напряжение на свечу зажигания 10. Происходит возгорание сжатой горючей смеси в камере сгорания 5. Поршень 4, двигаясь вниз цилиндра 3, штоком 14 с роликом 15 прокатывается по вырезу 7 эллиптического выступа корпуса 1, приводя блок 2 цилиндров во вращательное движение внутри корпуса 1, при этом шток 14 поршня 4, воздействуя на стенку отверстия 13 в днище цилиндра 3 и, через ползун 16, на параллель 17 блока 2 цилиндров, поворачивает блок 2 цилиндров внутри корпуса 1, производя механическую работу.

Поворачиваясь на 270°, блок 2 цилиндров подводит отверстие 12 цилиндра 3 к началу камеры 9 выпуска отработанных газов.

Такт выпуска. Блок 2 цилиндров своей внешней цилиндрической поверхностью 11, образует внутреннюю стенку камеры 9 выпуска отработанных газов и поворачивается от 270° до 360°. Ролик 15, прокатываясь по криволинейному вырезу 7 корпуса 1, поднимает шток 14 поршня 4 в цилиндре 3 и выталкивает отработанные газы из камеры сгорания 5 в камеру 9 выпуска отработанных газов. Поворачиваясь на 360°, блок 2 цилиндров подводит отверстие 12 цилиндра 3 к началу камеры 8 впуска горючей смеси.

Далее цикл данного цилиндра повторяется.

Аналогично, со сдвигом в 90°, работают остальные три цилиндра.

За один оборот блока цилиндров совершается четыре рабочих хода.

Функцию газораспределения при вращении выполняет блок 2 цилиндров, подводя отверстие 12 для прохода газов в головке цилиндра, последовательно, к камере впуска 8 горючей смеси, месту установки свечи зажигания 10 и камере 9 выпуска отработанных газов, выполненных в корпусе 1, что упрощает конструкцию и повышает надежность двигателя.

Переменный внутренний объем в каждом цилиндре 3 образован роликом 15, установленным на штоке 14 поршня 4, при движении в вырезе 7 эллиптического выступа, выполненном на корпусе 1. Шток поршня 4, двигаясь вниз внутри цилиндра, штоком 14 с роликом 15 прокатывается по вырезу 7, приводя блок 2 цилиндров во вращательное движение внутри корпуса, производя механическую работу. Так как шток 14 поршня 4 жёстко соединён с ползуном 16 и опирается на стенку отверстия 13 в днище цилиндра 3 для прохода штока 14 поршня 4, то получается, что поршень 4 имеет как бы две подвижные опоры на блоке 2 цилиндров. Таким образом, поршень 4 разгружен от поперечной силы, так как её действие переносится на ползун 16 и днище цилиндра 3, обеспечивая вращение блока 2 цилиндров внутри корпуса 1, производя механическую работу. В результате чего исчезает давление поршня 4 на внутренние стенки цилиндра 3 и, как следствие, уменьшается трение между поршнем и цилиндром и их износ и как результат повышается надежность двигателя внутреннего сгорания при очевидном упрощении его конструкции.

Предложенное изобретение позволяет повысить надежности двигателя внутреннего сгорания и упростить его конструкцию.

Изобретение может быть использовано в роторно-поршневых двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус (1) с установленным в нем вращающимся блоком (2) цилиндров, в котором выполнены цилиндры (3) для размещения в них поршней (4). В корпусе (1) выполнены внутренняя цилиндрическая поверхность (6), герметично закрытая с торцов, эллиптический выступ с вырезом (7), камера (8) впуска горючей смеси и камера (9) выпуска отработанных газов. В корпусе (1) установлена свеча (10) зажигания. В блоке цилиндров (2) выполнена внешняя цилиндрическая поверхность (11). В головке каждого цилиндра (3) выполнено отверстие (12) для прохода газов и отверстие (13) в днище цилиндра для прохода штока (14) поршня. На штоке (14) поршня закреплены ролик (15) с возможностью перемещения в вырезе (7) эллиптического выступа корпуса (1) и ползун (16) с возможностью его перемещения по параллели (17), выполненной на блоке (2) цилиндров. Технический результат заключается в повышении надежности двигателя и в упрощении его конструкции. 2 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с установленным в нем вращающимся блоком цилиндров, в котором выполнены цилиндры для размещения в них поршней, отличающийся тем, что в корпусе выполнены внутренняя цилиндрическая поверхность, герметично закрытая с торцов, эллиптический выступ с вырезом, камера впуска горючей смеси, камера выпуска отработанных газов и установлена свеча зажигания, а в блоке цилиндров выполнена внешняя цилиндрическая поверхность, в головке каждого цилиндра выполнено отверстие для прохода газов и отверстие в днище цилиндра для прохода штока поршня, на котором закреплены ролик с возможностью перемещения в вырезе эллиптического выступа корпуса и ползун с возможностью его перемещения по параллели, выполненной на блоке цилиндров.