Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение может быть использовано в автомобильной и тракторной технике. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус в виде оболочки с закрытыми торцами, пустотелый рабочий вал с отверстиями газораспределения. С рабочим валом соединены торцевыми поверхностями равномерно по окружности цилиндрические гильзы, в которых размещены поршни, соединенные с проходящими через направляющие втулки штоками, концы которых перемещаются в расположенных на внутренней поверхности корпуса кольцах. Внутри рабочего вала расположен вал системы газораспределения с отверстиями, выполненными в одной плоскости с соответствующими отверстиями рабочего вала в систему впускных и выпускных каналов с выходом на противоположные торцы вала системы газораспределения. Ротор включает в себя рабочий вал с цилиндрическими гильзами, поршнями, штоками. Вал системы газораспределения соединен с корпусом и выполнен неподвижным. Цилиндрические гильзы расположены в одной или двух радиальных плоскостях. Кольца выполнены в виде эллипса. Ось рабочего вала смещена относительно центра эллипса вдоль его малой оси на половину высоты камеры сжатия, уменьшенной на высоту зазора безопасности. Технический результат заключается в повышении мощности и улучшении экологичности. 2 ил.

Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания для использования, преимущественно, в автомобильной и тракторной технике.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с радиальным перемещением поршней по патенту США N 3964450, кл. F 02 B 75/22, 1973 г.

Известный роторно-поршневой двигатель (РПД) содержит неподвижный блок с двумя группами цилиндров, проходящими радиально наружу от центрального продольного отверстия. Каждый цилиндр имеет отверстие в основании, выходящее внутрь центрального отверстия. В цилиндрах соответствующих групп установлены поршни. Каждый поршень имеет шток, выходящий через цилиндр наружу. Камера сгорания цилиндра расположена со стороны указанного центрального отверстия. В центральное отверстие установлен полый трубчатый вал, на котором вращается корпус двигателя. Топливоподающие средства, смонтированные внутри этого вала, сообщаются с цилиндрами. Средства выпуска, смонтированные внутри полого вала, также сообщаются с цилиндрами. Кулачковый механизм, связанный со штоками поршней, вращается с корпусом и сообщает поршням возвратно-поступательное движение.

Известен роторно-поршневой двигатель по заявке N 95121976, кл. F 02 B 75/22, F 02 B 53/04, 1995 г.

РПД по заявке N 95121976 содержит корпус в виде оболочки с закрытыми торцами, проходящий через торцы корпуса и расположенный эксцентрично пустотелый рабочий вал с впускными и выпускными отверстиями газораспределения. С рабочим валом жестко соединены своими торцевыми поверхностями равномерно по окружности цилиндрические гильзы, при этом впускные и выпускные отверстия цилиндрических гильз совпадают с соответствующими отверстиями на рабочем вали. В цилиндрических гильзах размещены поршни с уплотнительными кольцами, причем поршни жестко соединены с проходящими через направляющие втулки штоками, которые другим концом соединены каждый со своим механизмом, имеющим возможность перемещаться в расположенных на внутренней поверхности корпуса кольцах. Внутри рабочего вала расположен вал системы газораспределения с впускными и выпускными отверстиями в одной плоскости с соответствующими отверстиями рабочего вала и объединенными внутри вала в систему впускных и выпускных каналов с выходом на противоположные торцы вала системы газораспределения. Ротор двигателя включает в себя рабочий вал с цилиндрическими гильзами, поршнями, штоками.

РПД по заявке N 95121976 имеет недостаток, присущий известным четырехтактным двигателям внутреннего сгорания с цилиндрическими поршнями.

При такте "выхлоп" поршень в цилиндрической гильзе не доходит до ее торца на высоту камеры сгорания и, следовательно, отработанные газы выбрасываются не полностью. Например, при степени сжатия 8 высота камеры сжатия составляет 12,5% высоты камеры сгорания и, примерно, 12,5% отработанных газов остаются в цилиндрической гильзе. При такте "всасывание" эти газы смешиваются с горючей смесью и при такте "рабочий ход" происходит сгорание не чистой горючей смеси топлива с воздухом, а горючей смеси, смешанной с отработанными газами. Это снижает мощность двигателя и повышает содержание вредных продуктов сгорания в выбрасываемых отработанных газах.

Изобретение решает задачи повышения мощности РПД и улучшения его экологичности.

Решение поставленных задач достигается тем, что в РПД, содержащем вышеуказанные признаки двигателя по заявке N 95121976, вал системы газораспределения соединен с корпусом и выполнен неподвижным. Цилиндрические гильзы расположены в одной или двух радиальных плоскостях. Кольца на внутренней поверхности корпуса выполнены в виде эллипса. Ось рабочего вала смещена относительно центра эллипса вдоль малой его оси на половину высоты камеры сжатия, уменьшенной на высоту зазора безопасности. Зазор безопасности - минимальный зазор между находящимся в нижней точке поршня и внутренним торцом цилиндрической гильзы. Зазор безопасности исключает удары поршня о торец гильзы.

На фиг.1 представлен продольный разрез РПД, на фиг.2 - разрез А-А фигуры 1. На фиг. 1, 2 представлен четырехцилиндровый двигатель с расположением цилиндрических гильз в одной радиальной плоскости.

РПД содержит корпус 1 в виде оболочки эллипсовидной формы с закрытыми торцами 2 и 3, через которые проходит со смещением относительно малой оси оболочки пустотелый рабочий вал 4 с впускными 5 и выпускными б отверстиями системы газораспределения. Величина смещения S (см. фиг. 2) рабочего вала 4 равна половине высоты камеры сжатия поршневой группы двигателя, уменьшенной на высоту зазора безопасности. На рабочем валу 4 расположены равномерно по окружности цилиндрические гильзы 7, которые торцевой поверхностью соединены с рабочим валом 4.

Цилиндрические гильзы 7 могут быть расположены в одной или двух радиальных плоскостях. При этом в одной плоскости может быть размещено две, три или четыре гильзы. При расположении в двух плоскостях в каждой из них может быть размещено по три или четыре гильзы. Количество гильз определяется требуемой мощностью двигателя. На торцевой поверхности гильз 7 расположены впускные и выпускные отверстия, которые совпадают с соответствующими отверстиями 5 и 6 на рабочем валу. В гильзах расположены с возможностью возвратно-поступательного движения поршни 8 с уплотнительными кольцами, причем поршни соединены со штоками 9, проходящими через направляющие втулки 10, расположенные на противоположном торце гильзы. Штоки 9 другим концом шарнирно соединены каждый со своим механизмом, например кареткой 11, имеющей возможность перемещаться в неподвижном кольце 12, расположенном на внутренней поверхности оболочки корпуса 1 и выполненном в виде эллипса. В случае применения кареток неподвижное кольцо может иметь в сечении швелерообразную форму. При расположении цилиндрических гильз в двух плоскостях соответственно будет два неподвижных кольца.

Внутри рабочего вала 4 расположен вал 13 системы газораспределения с впускными 14 и выпускными 15 отверстиями, расположенными в одной плоскости с соответствующими отверстиями 5 и 6 рабочего вала и объединенными внутри вала в систему впускных и выпускных каналов с выходом на противоположные торцы вала 13 системы газораспределения. Вал 13 системы газораспределения соединен с корпусом и выполнен неподвижным. Впускной патрубок 16 соединен с впускными каналами вала 13, а выпускной патрубок 17 - с выпускными каналами. Рабочий вал 4 вращается в переднем 18 и заднем 19 подшипниках и содержит уплотнительные сальники 20 и 21. С впускным патрубком 16 соединен карбюратор 22.

Система зажигания и пуска двигателя содержит свечи 23, провода высокого напряжения 24 с наконечниками 25, генератор 26, прерыватель 27, стартер 28. Привод генератора осуществляется от рабочего вала 4 через пару шестерен 29 и клиноременную передачу 30. Привод прерывателя осуществляется, например, от переднего торца рабочего вала 4.

Вентилятор 31 и воздушные полости 32 оболочки корпуса 1 входят в систему воздушного охлаждения двигателя. Может быть применена система жидкостного охлаждения. Поршневая группа охлаждается благодаря интенсивному теплообмену с воздушномасляной средой, образующейся при вращении ротора, включающего в себя рабочий вал 4 с цилиндрическими гильзами 7, поршнями 8, штоками 9.

При необходимости, охлаждение свечей зажигания 23 может быть обеспечено вентилятором 31 через воздушные каналы. При этом входные каналы холодного воздуха выходят за передний торец рабочего вала 4, а выходные каналы выполнены короче с выходом в зону разрушения, создаваемую вентилятором 31.

Система смазки двигателя комбинированная. Трущиеся части, расположенные внутри корпуса 1, смазываются разбрызгиванием. Подшипники рабочего вала смазываются под давлением через масляный насос. Для охлаждения смазочного масла применяется масляный радиатор.

На фиг. 1 показана муфта сцепления 32, привод которой осуществляется от рабочего вала 4 через пари шестерен 33.

Конструкция двигателя динамически самоуравновешивающаяся за исключением незначительного дисбаланса в вертикальной плоскости.

В секторе I (см. фиг.2) происходит всасывание рабочей смеси на полную высоту камеры сгорания. В секторе II рабочая смесь сжимается до высоты камеры сжатия. В секторе III происходит рабочий ход. И в секторе IV отработанные газы полностью выбрасываются, так как поршень движется на всю высоту камеры сгорания, при этом он не доходит до торца цилиндрической гильзы только на высоту зазора безопасности.

Всасывание горючей смеси на всю высоту камеры сгорания, полное выбрасывание отработанных газов и рабочий ход не за два, а за один оборот рабочего вала обеспечивают повышение мощности двигателя и его экологичности. Кроме того двигатель имеет меньшую длину, что улучшает компоновку моторного отсека транспортного средства. Двигатель также конструктивно проще прототипа, так как не требует специальных устройств для динамического уравновешивания.

Формула изобретения

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус в виде оболочки с закрытыми торцами, проходящий через торцы корпуса и расположенный эксцентрично пустотелый рабочий вал с впускными и выпускными отверстиями газораспределения, с рабочим валом жестко соединены своими торцевыми поверхностями равномерно по окружности цилиндрические гильзы, при этом впускные и выпускные отверстия цилиндрических гильз совпадают с соответствующими отверстиями на рабочем валу, а в цилиндрических гильзах размещены поршни с уплотнительными кольцами, причем поршни жестко соединены с проходящими через направляющие втулки штоками, которые другим концом соединены каждый со своим механизмом, имеющим возможность перемещаться в расположенных на внутренней поверхности корпуса кольцах, внутри рабочего вала расположен вал системы газораспределения с впускными и выпускными отверстиями, выполненными в одной плоскости с соответствующими отверстиями рабочего вала и объединенными внутри вала в систему впускных и выпускных каналов с выходом на противоположные торцы вала системы газораспределения, а ротор включает в себя рабочий вал с цилиндрическими гильзами, поршнями, штоками, отличающийся тем, что вал системы газораспределения соединен с корпусом и выполнен неподвижным, цилиндрические гильзы расположены в одной или двух радиальных плоскостях, кольца выполнены в виде эллипса, а ось рабочего вала смещена относительно центра эллипса вдоль малой его оси на половину высоты камеры сжатия, уменьшенной на величину зазора безопасности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2