КОЛОВРАТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО ГОРЕНИЯ Советский патент 1934 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к коловратным двигателям внутреннего горения с эксцентрично расположенным рабочим валом и сдвоенными периодически сообщающимися друг с другом цилиндрами (камерами), один из которых служит в качестве рабочего цилиндра, а второй - компрессора, приводимого в действие от рабочего вала двигателя. В каждом из кольцевых, имеющих прямоугольное сечение, цилиндров помещаются по два поршня, совершающих неравномерное вращение. В предлагаемом двигателе поршни связаны с валом при помощи двух заклиненных на валу водителей, расположенных внутри каждого из цилиндров. Каждый из водителей снабжен двумя направляющими прорезами для пальцев, укрепленных в вырезах дуговой части каждого поршня.

На чертеже фиг. 1 изображает поперечный разрез двигателя; фиг. 2 - его продольный разрез по АВ на фиг. 1; фиг. 3-5 - различные фазы работы двигателя.

Корпус двигателя состоит из двух смежных цилиндров 1, 1′, отделенных друг от друга перегородкой-диском 3 и ограниченных с внешних сторон крышками 2, 2, причем один из цилиндров используется как рабочий, а второй - в качестве компрессора. Боковые крышки 2, 2 и диск 3 с двух сторон снабжены круглыми ступенчатыми выступами 4, расположенными по геометрической оси цилиндров и служащими осью вращения для свободно сидящих на них колец 5. В каждом цилиндре помещено по два кольца а, b, одно из которых покоится на выступе боковой крышки, а второе - на внутреннем выступе диска 3; противоположными же сторонами кольца вплотную примыкают друг к другу. На каждое из колец надето по одному дугообразной формы поршню 6 прямоугольного сечения. Каждое кольцо 5 на стороне, противоположной закрепленному на соседнем кольце поршню 6, снабжено противовесом 7. Противовесы располагаются во внутренней полости соседнего поршня с возможностью перемещения при сдвигании колец на величину дуги с-d. Поршни имеют Г-образную форму, причем они одною половиною скреплены со своими кольцами, а второй половиной заходят на соседнее кольцо, достигая противоположных крышек, и взаимно скользят по соседнему кольцу. Выступы боковых крышек снабжены подшипниками 8 для вала 9, расположенного эксцентрично относительно геометрической оси цилиндров. Для каждого цилиндра 1, 1′ на валу 9 наглухо закреплены по два кольцеводителя 10 с прорезами 11, в которые входят пальцы 12 (шипы), составляющие с кольцами одно целое. Водители 10, имеющие коленчатую форму, с одной стороны при помощи прореза 11 и кольца 12 соединяются с правым кольцом, а с другой, таким же образом, - с левым. Между поршнями 6 в каждом цилиндре образуются главные рабочие камеры 13, ограниченные с боков крышками, сверху - внутренней поверхностью цилиндра, изнутри - кольцами 5 и внутренними дуговыми поверхностями поршней. Корпус двигателя снабжен окнами для всасывания рабочей смеси и выхлопа.

Работа двигателя происходит следующим образом. В компрессорном цилиндре при вращении вала 9, а, следовательно, вместе с ним и водителей 10, кольца 5 также вращаются на своих неподвижных осях (выступах) 4, причем скорость их при полном обороте вала не одинакова, а все время меняется соответственно изменению радиуса водителей 10. Так как кольца 5, а следовательно, и поршни 6, будучи наглухо соединенными с водителями 10, вращаются с переменной скоростью, то и камеры 13, заключенные между поршнями, изменяют свой объем, так, например, в первую половину полоборота вала расширяются, а во вторую - суживаются. На фиг. 3 показано, что при расположении осей колец по одной вертикальной линии объемы камер с обеих сторон поршней равны между собою. При повороте вала на угол в 45° положение камер меняется, т.е. с левой стороны объем увеличивается, а с правой - уменьшается (фиг. 2). При дальнейшем вращении получается обратное соотношение камер (фиг. 3). При повороте вала по часовой стрелке рабочая смесь через карбуратор, находящийся в отверстии 15, начнет поступать в расширяющуюся рабочую камеру. Поршни 6 в обоих цилиндрах имеют не одинаковую окружную длину. В левом цилиндре 1 нижние концы поршней почти сходятся между собою, когда водители расположены по горизонтальной линии (фиг. 4), а в правом цилиндре в подобном случае между поршнями остается некоторое пространство, что происходит в силу меньшей длины правых поршней (на фиг. 3-5 они обозначены пунктиром).

При работе двигателя с вращением вала из положения, изображенного на фиг. 1, по часовой стрелке нижняя камера по мере вращения начнет увеличиваться, отчего в ней происходит разрежение. По проходе поршнем, примерно, угла в 20-30°, открывается всасывающее окно, которое до этого прикрывалось поршнем, и рабочая смесь через карбуратор начнет поступать в нижнюю, т.е. левую, камеру. Когда вал сделает полъоборота и камера займет верхнее положение, то в это время всасывающее окно закрывается вторым поршнем и при следующем полуобороте, в силу уменьшения объема камеры, будет происходить сжатие смеси. Следует иметь в виду, что всасывающее отверстие расположено в одном цилиндре, а выхлопное - в другом. Сжатие смеси происходит до тех пор, пока водители примут положение а камеры займут положение Е-F, как изображено пунктирными линиями на фиг. 1. В этот момент в диске 3 открывается окно 16, через которое спрессованная рабочая смесь начнет передаваться из компрессора в рабочий цилиндр. Дойдя до нижней точки, поршни компрессора настолько сойдутся, что почти вытеснят всю рабочую смесь. Поэтому камера 13 рабочего цилиндра должна быть рассчитана на известное соотношение между минимумом и максимумом расширения. В тот момент, когда смесь перешла в рабочий цилиндр, происходит вспышка от свечи 17, и в рабочем цилиндре начинается рабочий ход, а в компрессоре - снова всасывание. Рабочий ход совершается на протяжении полуоборота вала, после чего процесс повторяется. Вращение происходит в одну сторону вследствие разницы плеч водителей относительно ведущего вала, несмотря на то, что газы действуют с равной силой на оба поршня. Маховик в данном двигателе может отсутствовать, так как его заменяют противовесы поршней. В момент поступления рабочей смеси в рабочую камеру, выхлопное окно еще несколько открыто, и поэтому отработанные оставшиеся газы продуваются свежими. Системы питания, зажигания и охлаждения берутся обычные. Смазка заливается в полость между выступами 4 и кольцами. Поршни могут иметь пластинчатые уплотнения, лежащие в соответствующих пазах поршней и нагружаемые пружинами для прижатия к рабочим поверхностям.

Коловратный двигатель внутреннего горения с цилиндром, разделенным на две периодически сообщающиеся друг с другом кольцевые камеры прямоугольного сечения, одна из которых используется как рабочая, а вторая - в качестве компрессора с размещением в каждой из камер по паре поршней, совершающих неравномерное вращение, и с рабочим валом, установленным эксцентрично относительно геометрической оси цилиндра, отличающийся тем, что в целях осуществления связи между рабочим валом и поршнями обеих камер применены два заклиненных на валу водителя 10, снабженные каждый двумя направляющими прорезами 11 для пальцев 12, закрепленных в вырезах меньшей дуговой части каждого поршня.