Двигатель внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением рабочих органов содержит корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными выступами корпуса, ротор со ступицей и лопастями рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей. Система впуска топливовоздушной смеси снабжена двумя цилиндрическими золотниками, установленными концентрично в ступице ротора с возможностью вращения и связанными с полостями изменяемого объема посредством отверстий в ступице ротора в зоне основания рабочих органов. Система выпуска отработавших газов снабжена общим для двух смежных полостей изменяемого объема вращающимся золотником, установленным в радиальном выступе корпуса и связанным с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в боковых стенках выступов. 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области моторостроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с возвратно-качательным движением рабочих органов.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с четырьмя радиальными неподвижными перегородками, клапанную систему снабжения рабочей средой и удаления отработавших газов, четырехлопастный ротор, размещенный внутри корпуса, и механизм преобразования колебательного движения ротора во вращательное движение выходного вала двигателя.

Известен также двигатель внутреннего сгорания Шепиля, содержащий корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными неподвижными перегородками, ротор со ступицей и лопастными рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей.

Недостатком данной конструкции является то, что привод клапанной системы выполнен в виде взаимодействующих посредством удара размещенных на тарельчатых клапанах толкателей, что не обеспечивает необходимого качества газообмена, а это снижает мощностные показатели двигателя.

Целью изобретения является улучшение газообмена и повышение мощностных показателей.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с возвратно-качательным движением рабочих органов, содержащем корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными выступами корпуса, ротор со ступицей и лопастными рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей, система выпуска топливно-воздушной смеси снабжена двумя цилиндрическими золотниками, установленными концентрично в ступице ротора в зоне основания рабочих органов, а система выпуска отработавших газов снабжена общим для двух смежных полостей изменяемого объема вращающимся золотником, установленным в радиальном выступе корпуса и связанным с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в боковых стенках выступов.

Шестеренчатая передача, связывающая золотники системы впуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением i = 1:4, а передача, связывающая золотники системы выпуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением i = 1:2.

На фиг. 1 схематично изображен поперечный разрез по четырехтактному двигателю; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3-6 - положения цилиндрических золотников системы газоснабжения в начальные моменты последовательно выполняемых тактов работы двигателя в разрезе по отверстиям в роторе, выходящим в рабочие камеры I, III, Y и YII; на фиг. 7-10 - то же, в разрезе по отверстиям в роторе, выходящим в рабочие камеры II, IY, YI и YIII; на фиг. 11-14 - положения цилиндрического золотника системы выпуска отработанных газов в начальные моменты последовательно выполняемых тактов работы двигателя в разрезе по отверстию золотника, выходящему в рабочие полости; на фиг. 15 - разрез Б-Б на фиг. 12; на фиг. 16 - разрез В-В на фиг. 15.

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус 1 с полостями охлаждения 2, снабженный торцевыми крышками 3 и 4 с подшипниковыми опорами 5 и 6. Внутри корпуса 1 на опорах 5 и 6 установлен четырехлопастный ротор 7 с полостями для охлаждения 8 и компрессионными уплотнениями 9. Корпус 1 содержит радиальные выступы 10 с полостями охлаждения 11 и компрессионными уплотнениями 12. Внутри ротора в осевом канале с возможностью вращения размещены концентрические цилиндрические золотники 13 и 14 с выполненными в них отверстиями 15 и 16. В продольных цилиндрических отверстиях выступов 10 установлены цилиндрические золотники 17 с отверстиями 18. Ротор 7 снабжен шлицевым валом 19, которым соединен с механизмом преобразования его возвратно-качательного движения во вращательное движение выходного вала двигателя (на чертеже не показан). На корпусе двигателя расположены свечи 20 зажигания рабочей среды и торовый сборник отработавших газов 21.

Между лопастными рабочими органами ротора 7 и выступами 10 образованы восемь рабочих полостей изменяемого объема I-YIII (камер сгорания рабочей среды). В стенках выступов 10 выполнены выхлопные отверстия 22, находящиеся в одних плоскостях с отверстиями 18.

В корпусе 1 на наружной поверхности, охватываемой сборником отработавших газов 21, выполнены выхлопные отверстия 23, в одной плоскости с ними выполнены отверстия 24 в цилиндрических золотниках 17.

В роторе 7 с каждой стороны лопастного рабочего органа выполнены ряды радиально расположенных впускных отверстий 25 и 26, смещенных относительно друг друга в осевом направлении и выходящих из осевого канала. Отверстия 25 расположены по окружностям в одних плоскостях, а отверстия 26 - в других. Отверстия 15 и 16 в цилиндрических золотниках 13 и 14 размещены парами диаметрально друг другу в поперечных плоскостях, в которых размещены соответственно отверстия 25 и 26. Отверстия 16 имеют больший угловой размер, чем отверстия 15.

Внутренняя полость цилиндрического золотника 13 связана с карбюратором. Цилиндрические золотники 13, 14 и 17 связаны кинематически с выходным валом двигателя (на чертеже кинематическая связь не показана). Передаточные отношения следующие: шестеренчатой передачи, связывающей золотник 13 с выходным валом, i = 1:4, а передачи, связывающей золотники 17 с выходным валом, i = 1: 2. Механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора 7 во вращательное движение выходного вала обеспечивает поворот вала на один оборот за полный цикл колебания ротора 7 (за два вращательных движения).

Двигатель является четырехтактным и одинаковые такты выполняются одновременно в двух диаметрально расположенных полостях изменяемого объема (I и Y, II и YI, III и YII, IY и YIII).

Двигатель работает следующим образом.

Рабочая среда всасывается за счет разрежения в полостях II и YI сгорания (фиг. 4 и 8) через отверстия 25 в роторе 7 и через отверстия 15 и 16 в цилиндрических золотниках 13 и 14 после их совпадения в процессе вращения. Выполнение отверстий 16 с большим, чем у отверстий 15, угловым размером обеспечивает проведение такта всасывания во время поворота ротора 7 от одного крайнего положения до другого. К моменту окончания такта всасывания вследствие вращения цилиндрических золотников 13 и 14 в разные стороны происходит взаимное перекрытие отверстий 15, 16 и 25, подача рабочей среды в полости изменяемого объема II и YI прекращается. Ротор 7 начинает вращение в обратную сторону (фиг. 5 и 9), рабочая среда в полостях изменяемого объема II и YI сжимается (такт сжатия). Начинают совпадать отверстия 15, 16 и 26, открывающие выход рабочей среды в полости изменяемого объема I и Y, где происходит такт всасывания. После поворота ротора 7 до своего крайнего положения в полостях изменяемого объема I и Y начинается такт сжатия, а в полостях изменяемого объема II и YI свечами 20 зажигается рабочая среда и происходит такт рабочего хода. Расширяющиеся газы давят на лопастные рабочие органы ротора 7, переводя его в другое крайнее положение, вращая через механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора 7 выходной вал двигателя и обеспечивая сжатие рабочей среды в полостях изменяемого объема I и Y. Изменяя направления вращения, ротор 7 выдавливает из полостей изменяемого объема II и YI отработавшие газы через открывающееся отверстие 18 в цилиндрическом золотнике (фиг. 11-14) и отверстия 24 и 23 в сборник отработавших газов 21, а далее в систему выхлопа двигателя (фиг. 15 и 16). Затем отверстия 18 и 22 перекрываются, ротор 7 вновь меняет направление вращения и цикл в полостях сгорания I-YIII повторяется в такой же последовательности при очередности рабочих ходов по полостям: I и Y, IY и YIII, III и YII, II и YI (фиг. 3-10).

Изготовление двигателя внутреннего сгорания с описанным выполнением корпуса 1, ротора 7 и системой газообмена упрощает конструкцию, требует меньшее количество клапанных элементов, улучшает газообмен и повышает мощностные показатели двигателя, поскольку обеспечиваются более полное наполнение полостей I-YIII рабочей средой и удаление из них отработавших газов.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ с возвратно-качательным движением рабочих органов, содержащий корпус с цилиндрической рабочей камерой, разделенной на полости изменяемого объема радиальными выступами корпуса, ротор со ступицей и лопастными рабочими органами, установленный на промежуточном валу в рабочей камере, выходной вал, механизм преобразования возвратно-качательного движения ротора во вращательное движение выходного вала, систему золотникового газораспределения с впускным и выпускным коллекторами и шестеренчатой передачей, отличающийся тем, что, с целью улучщения газообмена и повышения мощностных показателей, система впуска топливовоздушной смеси снабжена двумя цилиндрическими золотниками, установленными концентрично ступице ротора с возможностью взаимно противоположного вращения и связанными с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в ступице ротора в зоне основания рабочих органов, а система выпуска отработавших газов снабжена общим для двух смежных полостей изменяемого объема вращающимся золотником, установленным в радиальном выступе корпуса и связанным с полостями изменяемого объема при помощи отверстий в боковых стенках выступов.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шестеренчатая передача, связывающая золотники системы впуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением i = 1 : 4, а передача, связывающая золотники системы выпуска с выходным валом, выполнена с передаточным отношением I = 1 : 2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16