Роторный двигатель двухтактного типа Советский патент 1993 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к ротор- но-поршневым двигателям с двухэпитрохо- идальным профилем рабочей камеры.

Цель изобретения - улучшение экономичности, мощности и продувки двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что путем изменения механизма газораспределения, расположения впускных и выпускных окон, а также способа разделения смежных полостей рабочей камеры при измененном расположении впускных окон.

В результате этого достигается изменение направления потока воздуха при продувке и наполнении рабочих камер, при котором движение свежего воздуха будет следовать по движению кругового поршня

за потоком отработанных газов, приводя к послойному вытеснению продуктов сгорания и улучшению продувки рабочих камер, одновременно сокращая при этом расход свежего воздуха или рабочего тела при продувке рабочих камер.

На фиг. 1 представлен корпус двигателя; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - поперечное сечение двигателя; на фиг. 4 - узел II на фиг. 3;на фиг. 5 - узел (II на фиг. 4; на фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг 1; на фиг 7 - сечение В-В на фиг. 3;на фиг. 8 - сечение А-А на фиг. 1.

На фиг, 1-3 показан корпус двигателя, который состоит из рабочей камеры 1 с внутренней поверхностью 2, простявок 3, 4 и торцовых крышек 5. 6.

00

о чэ

W

ч

На одной оси с геометрически средней точкой внутренней поверхности 2 рабочей камеры 1, в проставках 3, 4, посредством подшипников скольжения 7 и 9 установлен эксцентриковый вал 10 с эксцентриком 11, на котором посредством подшипников 12 установлен поршень 13,который имеет форму треугольника, вершины которого снабжены основными уплотнительными пластинами 14 и дополнительными уплотнительными пластинами 15, установленными у вершин поршня 13 после основных уплотнительных пластин 14 по ходу вращения поршня 13.

При этом дополнительные уплотнитель- ные пластины 15 имеют прорези 16 и снабжены ограничителями выдвижения в виде винтов 17 (фиг. 4).

Поршень 13 (фиг. 1-4) снабжен шлице- выми канавками и колодками для установки уплотнительных пластин 14-15 и спиральных пружин 18, удерживающих уплотни- тельные пластины в верхнем положении, при этом колодцы снабжены каналами для подвода смазки.

Рабочая камера 1 (фиг. 1-3) корпуса двигателя снабжена впускными окнами 19, которые расположены параллельно оси двигателя.

Отношение оборотов между поршнем 13 и эксцентриковым валом 10 составляет 1:3 и осуществляется посредством внешней шестерни 20 и внутренней шестерни 21, при этом внешняя шестерня 20 выполнена на поверхности фланца передней проставки 4, а внутренняя шестерня 21 выполнена в торцевой проточке поршня 13.

Рабочая камера 1 снабжена также выпускными окнами 22, на наружной поверхности корпуса двигателя выполнены приливы 23 (фиг. 3) с Г-образными каналами, одна часть которого выполнена соосной приливу, .а другая радиальной.

Закрытие и открытие окон 19 (фиг. 3-7) производится цилиндрическими золотниковыми клапанами 24, установленными на воздухоподводящих каналах 25, приливов 23. которые снабжены окнами 26 и фланцами 27.

Фланцы 27 (фиг. 7)удерживают воздухо- подводящие каналы в заданном положении штифтами 28.

Золотниковые каналы 24 (фиг. 7) установлены на подшипниках 29, 30, при этом подшипники 29 установлены в проставке 3, а подшипники 30 установлены в торцевой крышке 6.

Впускные золотниковые клапаны 24 снабжены окнами 31, выполненными по ок- ружности рабочей поверхности в виде окружных прорезей (фиг, 3) и осями вращения 32, которые установлены на подшипниках 30.

Г-образные каналы приливов 23 (фиг.

3-7) снабжены шлицевыми канавками для установки уплотнительных элементов 33 и ленточных пружин 34. герметизирующих цилиндрическую поверхность золотниковых клапанов 24.

Герметизация торцевой поверхности впускных золотниковых клапанов 24 осуществляется установкой ограничительных 35 и регулировочных шайб 36. а ограничительные шайбы 37 установлены на воздухопод5 водящем канале 25 и выполнены в виде разрезных пружинящих колец.

Привод золотниковых клапанов 24 осуществляются посредством цепей Галя 38 или другими средствами, обеспечивающи0 ми надежность работы газораспределительных механизмов двигателя.

Передняя шейка эксцентрикового вала 10 снабжена блоком приводных звездочек 39, приводящих в движение золотниковые

5 клапаны 24.

Передаточное число между эксцентриковым валом 10 и золотниковыми клапанами 24 равно 1:1.. . Выпускные дисковые клапаны 40 (фиг.

0 1) установлены на эксцентриковом валу 10 посредством шпонок 41 и снабжены прорезями 42 (фиг. 6-8).

Впускные золотники 24 расположены соосно приливам 23 и установлены с воз5 можностью перекрытия радиальной части впускного канала 25, а выпускные золотники 40 выполнены плоскими и установление возможностью синхронного перекрытия каждой пары выпускных окон 22.

0 Герметизация выпускных окон 22 производится вставками 43 с разрезными кольцами 44,

Открытие и закрытие выпускных окон 22 в обеих половинах эпитрохоидальной ка5 меры производится синхронно обоими золотниками 40,

Свежий воздух для продувки и наполнения рабочих камер или рабочая смесь топлива с воздухом подается по патрубкам,

0 соединенным с воздухоподводящими каналами 25.

Свечи зажигания 45 установлены в средней части корпуса двигателя в камерах сжатия,

5 Работа двигателя осуществляется следующим образом.

Поршень 13 (фиг. 1-3). установленный на эксцентрике 11 эксцентрикового вала 10, вращаясь вокруг своей оси и обкатываясь внутренней шестерней 21 вокруг неподвижной шестерни 20, постоянно делит рабочую камеру 1 на три изолированные камеры и изменяет ее обьем над каждым плечом поршня 13.

При вращении эксцентрика 11 и поршня 13 условия касания основных уплотни-: тельных пластин 14 не нарушается. Следовательно, зазор между вершиной поршня 13 (при отсутствии пластин) и внутренней рабочей поверхностью 2 рабочей камеры 1 совершенно малый (примерно 0,08мм).

. При этом впускные окна 19, установленные е камерах сжатия: закрываются и открываются посредством золотниковых клапанов 24.

При вращении поршня 13, левые плечи вершин которого снабжены уплотнительны- ми пластинами 14-15, отсекают часть сжимаемого рабочего тела при входе в камеру сжатия..

Поскольку положение отрезков плеча вращающегося поршня 13. на котором установлена дополнительная пластина 15, находится на самом минимальном расстоянии от внутренней рабочей поверхности 2 рабочей камеры 1, количество отсеченного обьема рабочего тела незначительное.

Часть отсеченного обьема рабочего тела протекает в смежную полость, где только что закончилось наполнение, в то время когда основная уплотнительная пластина 14 пересекает каналы впускных окон 19.

Оставшаяся часть отсеченного объема рабочего тела, заполнив каналы впускных окон 19, остается над левым плечом поршня 13.

Когда основная уплотнительная пластина 14 вступила в полный контакт с рабочей поверхностью 2 рабочей камеры 1, дополнительная пластина 15 пересекает каналы впускных окон 19.

Над пластиной 15 перетекаетчасть сжатого рабочего тела, донаполняя каналы закрытых впускных окон 19 и зазор между Отрезком плеча поршня 13 и внутренней поверхностью 2 рабочей камеры 1, который при пересечении каналов впускных окон 19 дополнительной пластины 15, отсекается при вступлении в полный контакт с рабочей поверхностью 2 рабочей камеры 1. После сжатия рабочего тела в камере сжатия и образования электрической искры, на электродах свечей сжигания 45 происходит горение рабочего тела.

В результате увеличения давления над плечом поршня 13, установленного на эксцентрике 11 эксцентрикового вала 10, находящегося в зацеплении своей внутренней шестерней 21 с внешней шестерней 20, происходит вращение эксцентрикового вала 10 и поршня 13 (то есть происходит рабочий ход).

С изменением положения поршня 13 и 5 увеличением обьема рабочей камеры 1, левое плече ротора 13, над которым происходит рабочий ход, отходит от внутренней рабочей поверхности 2 рабочей камеры 1.

Дополнительная пластина 15, подняв 0 шись на заданную высоту, (примерно 1,5-2 мм) теряет контакт с внутренней рабочей поверхностью 2 рабочей камеры 1.

Отсеченное рабочее тело основными и дополнительными уплотнительными пла- 5 стинами 14, 15 сгорает.

Поскольку обьем этого отсеченного рабочего тела совершенно малый, никакого чувствительного влияния на процесс работы двигателя не оказывается. 0 При дальнейшем вращении поршня 13 и открытии выпускных окон 22 дисковыми золотниками 40, продукты горения выбрасываются в атмосферу.

Рабочая смесь топлива с воздухом пода- 5 ется через воздухоподводящие каналы 25, снабженные окнами 26 и прорези 31 золотниковых клапанов 24, а также впускные окна 19 рабочей камеры.

Сжатие и зажигание рабочего тела (ра- 0 бочей смеси) производится в камерах сжатия свечами зажигания 45.

Выпуск отработанных газов (продуктов горения) производится через выпускные окна 22, установленных в обеих торцовых 5 крышках 5-6 и открываемых прорезями 42 дисковых золотников 40.

При увеличении объема полости рабочей камеры 1 на 70-75% от максимального объема, когда давление газов в полости сни- 0 жается до давления продувки, открываются впускные окна 19.

Закрытие впускных окон 19 производится с началом уменьшения объема, при 5 подходе следующей вершины поршня 13 к впускным окнам 19.

Закрытие впускных окон 10 происходит после закрытия выпускных окон 22.

При дальнейшем уменьшении объема 0 рабочей камеры 1 происходит сжатие до оббема камеры сгорания на противоположной стороне корпуса двигателя.

Где также установлены свечи зажигания 45..- -. ,- .. ; :. . 5 После воспламенения рабочего тела на противоположной стороне корпуса двигателя, происходит рабочий ход в нижней рабочей камере двигателя,

Рабочий процесс в полостях к соседним граням поршня 13, происходит со сдвигом

по фазе на 60° поворота поршня 13 или на 180° поворота эксцентрикового вала 10.

За один оборот поршня 13, или за три оборота эксцентрикового вала 10. над каждым плечем поршня 13 дважды совершает- ся полный цикл работы двигателя.

При этом поток свежего рабочего тела следует за потоком отработавших газов.

В результате этого расход воздуха, или рабочего тела для продувки и наполнения рабочих камер значительно ниже/чем в других известных схемах газообмена двухтактных роторов двигателей.

В результате уменьшения потерь рабочего тела при продувке и сжатии рабочего тела, происходит повышение давления в камерах сжатия при равнозначных параметрах двигателя, поэтому предлагаемый двигатель будет более экономичный, несмотря на потери мощности для привода измененного газораспределительного механизма и нагнетателя, и как менее металлоемкий найдет широкое применение в народном хозяйстве, в том числе на автотранспорте.

Фор мула из обретения

1, Роторный двигатель двухтактного типа, содержащий корпус с рабочей камерой двухэпитрохоидального про.филя с впускными и выпускными каналами и окнами, треу-

гольный поршень с радиальными уплотни- тельными пластинами, установленный на эксцентрике эксцентрикового вала, впускные и выпускные золотники, отличающийся тем, что на корпусе параллельно оси двигателя выполнены два прилива с впускными Г-образными каналами, первая часть каждого из которых расположена со- осно с приливом, а вторая - радиально к оси первой, впускные золотники выполнены цилиндрическими с окружными прорезями и размещены коаксиально первой части впускного канала с возможностью периодического перекрытия второй его части. выпускные окна и каналы расположены попарно соосно и симметрично на обеих торцевых сторонах корпуса, выпускные золотники выполнены плоскими и установлены в торцовых частях корпуса с возможностью периодического перекрытия каждой соосной пары выпускных каналов.

2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю щи й- с я тем, что поршень снабжен дополнительными пластинами, установленными у вершин поршня после основных радиальных уплотнительных пластин по ходу вращения поршня на окружности расстояния, большем величины впускного окна, и имеющими ограничители выдвижения в виде винтов, расположенных в прорезях этих пластин.

66

Фиъ.$

Сущность изобретения: роторный двигатель двухтактного типа содержит корпус с рабочей камерой двухэпитрохоидального профиля с впускными и выпускными каналами и окнами, треугольный поршень с радиальными уплотнительными пластинами, установленный на эксцентрике эксцентрикового вала, впускные и выпускные золотники.. На корпусе параллельно оси двигателя выполнены два прилива с впускными Г-об- разными каналами, первая часть каждого из которых расположена соосно приливу, а вторая - радиально к оси первой. Впускные золотники выполнены цилиндрическими с окружными прорезями и размещены коак- сиально первой части впускного канала с возможностью периодического перекрытия второй его части, Выпускные окна и каналы расположены попарно соосно и симметрично на обеих торцевых сторонах корпуса. Выпускные золотники выполнены плоскими и установлены с возможностью периодического перекрытия каждой соосной пары вы- пускных каналов. Поршень снабжен дополнительными пластинами, установленными у вершин поршня после основных радиальных уплотнительных пластин по ходу вращения поршня на окружном расстоянии, большем величины впускного окна. 1 з.п. ф- лы, 8 ил.