Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкциям роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может использоваться в качестве силовых установок различных машин преимущественно для транспортных средств. Изобретение позволяет повысить экономичность, мощность и экологичность. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением содержит вращающийся блок цилиндров, электронную систему зажигания, системы подачи топлива и воздуха, кожух, кольцо с приливами по периметру, двумя дополнительными приливами, эксцентриками синхронизации, размещенными своей верхней частью в дополнительных приливах, а нижней частью - в нижней крышке блока. Система отвода выхлопных газов состоит из выпускного коллектора, окна и трубы для выхлопа газов. Поршни соединены шатунами с кольцом посредством пальцев, размещенных в приливах кольца. Выпускной коллектор выполнен в виде турбины, состоящей из кольцевого желоба, размещенного на вращающемся блоке цилиндров, и неподвижного сектора, выполненного в виде части неподвижного желоба с отверстиями и лопатками, расположенными между отверстиями. Отверстия сообщены общей трубой для выхлопа газов, а кольцевой желоб установлен с возможностью перемещения относительно части неподвижного желоба. Система подачи топлива выполнена в виде подкачивающего электрического насоса, электромагнитных форсунок по числу цилиндров, топливных каналов, выполненных в блоке цилиндров, и топливопровода, проходящего через ось вращения двигателя и установленного с возможностью совместного вращения с блоком цилиндров. Входы топливных каналов сообщены через распределительную полость с топливопроводом, а выходы каналов - с электромагнитными форсунками. 7 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкциям роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания, и может использоваться в качестве силовых установок различных машин преимущественно для транспортных средств.

Известен двигатель внутреннего сгорания, в котором поршни, работающие в звездообразном блоке с числом цилиндров n-4, передают энергию на находящееся в плоскости скользящее кольцо,; внутри которого находится эксцентрик, установленный на гладком валу в центре звезды. В плоскости выпускных отверстий цилиндров находится перегородка и плоскость турбины. Турбина, установленная на эксцентриковом валу, должна преобразовывать энергию отработавших газов в дополнительную энергию вращения, удлинять рабочие такты цилиндра и выполнять также следующие задачи: обеспечивать дополнительное использование энтальпии как расширение камеры сгорания; перед тем или иным открытым выпускным отверстием создавать разряжение, которое должно ускорять газообмен вплоть до совершения полного 360^o 4-тактного цикла, турбина охлаждает отработавшие газы, перемешивает их и подает к катализатору (см. пат. Германии 4438865 С2, кл. F 02 В 75/22). Недостатком данного двигателя является сложность конструкции, большая материалоемкость, невысокая экономичность.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с боковыми крышками, ротор с цилиндрами, жестко связанный с прямым выходным валом и установленный в корпусе, поршни с роликами, установленные в цилиндрах с образованием камер сгорания, направляющий элемент, установленный соосно с осью вращения ротора, при этом ротор выполнен цилиндрическим, направляющий элемент - в виде пазов по овалу Кассини, расположенных на боковых крышках ротора в плоскостях, параллельных торцам ротора, оси цилиндров выполнены тангенциально относительно оси вращения ротора, поршни выполнены со штоками, а ролики размещены на штоках и установлены в пазах направляющего элемента (см. патент РФ 1834980, кл. F 02 В 57/00).

Недостатками данного двигателя являются невысокие экономичность, мощность и кпд.

Наиболее близким по технической сущности и принятый авторами за прототип является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий вращающийся блок цилиндров, поршни, пальцы, шатуны, электронную систему зажигания, системы подачи топлива и воздуха, кожух, нижнюю крышку блока, кольцо с приливами по периметру, двумя дополнительными приливами, эксцентриками синхронизации, размещенными своей верхней частью в дополнительных приливах, а нижней частью - в нижней крышке блока и систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы для выхлопа газов, причем поршни соединены шатунами с кольцом посредством пальцев, размещенных в приливах кольца, выпускной коллектор выполнен в виде турбины, состоящей из кольцевого желоба, размещенного на вращающемся блоке цилиндров и неподвижного сектора, выполненного в виде части неподвижного желоба с отверстиями и лопатками, расположенными между отверстиями, отверстия сообщены общей трубой для выхлопа газов, а кольцевой желоб установлен с возможностью перемещения относительно части неподвижного желоба (см. патент РФ 2151313, опубл. 20.06.2000).

Недостатками данного двигателя являются невысокая экономичность, мощность и недостаточная экологичность.

Задачей изобретения является повышение экономичности, мощности, повышение экологичности путем снижения шума при работе и применения топливоподачи с впрыском.

Поставленная задача достигается тем, что в известном роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащем вращающийся блок цилиндров, поршни, пальцы, шатуны, электронную систему зажигания, системы подачи топлива и воздуха, кожух, нижнюю крышку блока, кольцо с приливами по периметру, двумя дополнительными приливами, эксцентриками синхронизации, размещенными своей верхней частью в дополнительных приливах, а нижней частью - в нижней крышке блока и систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы для выхлопа газов, причем поршни соединены шатунами с кольцом посредством пальцев, размещенных в приливах кольца, выпускной коллектор выполнен в виде турбины, состоящей из кольцевого желоба, размещенного на вращающемся блоке цилиндров, и неподвижного сектора, выполненного в виде части неподвижного желоба с отверстиями и лопатками, расположенными между отверстиями, отверстия сообщены общей трубой для выхлопа газов, а кольцевой желоб установлен с возможностью перемещения относительно части неподвижного желоба, система подачи топлива выполнена в виде подкачивающего электрического насоса, электромагнитных форсунок по числу цилиндров, топливных каналов, выполненных в блоке цилиндров, и топливопровода, проходящего через ось вращения двигателя и установленного с возможностью совместного вращения с блоком цилиндров, причем входы топливных каналов сообщены через полость с топливопроводом, а выходы каналов - с электромагнитными форсунками.

На фиг.1 дан общий вид роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением; фиг.2 - показан двигатель, вид сбоку; фиг.3 - дана схема соединения поршней с кольцом; фиг.4 - схема соединения кольца с эксцентриками; фиг.5 - показан двигатель в разрезе; фиг.6 - дан неподвижный сектор; фиг.7 - дан выхлопной коллектор в разрезе.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением содержит воздушный фильтр 1, воздушные каналы 2, кожух 3, в котором установлен вращающийся блок 4 цилиндров, состоящий из корпуса 5, на котором крепятся цилиндры 6 с впускными 7 и выпускными 8 окнами; в данном случае n=3, то есть четыре цилиндра 6, в которых расположены поршни 9, последние соединены с помощью шатунов 10 с вращающимся на эксцентрике 11 кольцом 12, кольцо 12 соединено двумя эксцентриками 13 синхронизации с блоком цилиндров 4, верхняя крышка блока цилиндров 4 выполнена в виде впускного коллектора 14. Подача топлива осуществляется электрическим подкачивающим насосом 15, который соединен с топливопроводом 16. При помощи электрического подкачивающего насоса 15 топливо подается через топливопровод 16, полость 17, топливные каналы 18 и форсунки 19 системы подачи топлива в соответствующие цилиндры 6. Зажигание рабочей смеси обеспечивается электронной системой зажигания, состоящей из магнитов, электрического датчика, коммутатора, катушки зажигания высокого напряжения (на фиг. не показаны) и контактной пластины 20, проводов (на фиг. не показано) низкого и высокого напряжения, свечей 21 по числу цилиндров, при этом двигатель снабжен стартером 22. Выхлопные газы через окно (на фиг. не показано) поступают в выпускной коллектор системы отвода выхлопных газов, выполненный в виде турбины 23, отработанные газы удаляются через окно 24 вышеуказанной системы, вал 25 жестко связан с блоком 4 цилиндров. Роторно-поршневой двигатель также содержит нижнюю крышку блока (на фиг. не показано). Кольцо 12 выполнено с приливами 26 по периметру и двумя дополнительными приливами 27 с установленными в них подшипниками качения (на фиг. не показано). Эксцентрики синхронизации 13 размещены своей верхней частью в дополнительных приливах 27, а нижней частью в нижней крышке блока 4, поршни 9 соединены с помощью шатунов 10 с кольцом 12 посредством пальцев 28, размещенных в приливах кольца 12. Турбина 23 состоит из кольцевого желоба 28, размещенного на блоке 4 цилиндров с возможностью вращения и неподвижного сектора 29, выполненного в виде части неподвижного желоба с отверстиями 30 и лопатками 31, расположенными между отверстиями 31, причем отверстия 32 сообщены общей трубой 33 для выхлопа газов, а кольцевой желоб 28 установлен с возможностью перемещения относительно части неподвижного желоба.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением работает следующим образом.

При включении стартера 22 начинает вращаться блок 4 цилиндров. Топливо при помощи электрического подкачивающего насоса 15 подается через топливопровод 16, полость 17, топливные каналы 18 и форсунки 19 системы подачи топлива в соответствующие цилиндры 6, при этом воздух нагнетается турбиной 23 и через воздушный фильтр 1, впускной коллектор 14 и впускное окно 7 также поступает в соответствующие цилиндры. Поступление воздуха и впрыск топлива в цилиндр 6 происходит при перекрытии поршнем впускного 7 и выпускного 8 окна, при этом происходит перемешивание воздуха с топливом. При вращении блока 4 цилиндров происходит сжатие рабочей смеси. В этот момент сигнал постоянного магнита снимается датчиком и подается на коммутатор и катушку зажигания, высокое напряжение подается на контактную пластину 20, проскакивает искра и зажигается рабочая смесь. Когда поршень 9 находится в верхней мертвой точке, через впускное окно в полость А продолжает поступать воздух, частично охлаждая поршень 9 с цилиндром 6. Часть воздушного потока поступает в выпускное окно 8 (обеспечивая догорание смеси при различных режимах работы). При движении поршня 9 от верхней мертвой точки в нижнюю сначала открывается выпускное окно 8, газы под остаточным давлением устремляются через выпускное окно 8 в выпускной коллектор. При открытии впускного окна 7 осуществляется продувка цилиндра 6 воздухом. Цилиндр 6 продолжает двигаться в нижнюю мертвую точку, создавая давление в полости А. Воздух под давлением по воздушным каналам 2 осуществляет дополнительную продувку цилиндра 6, что обеспечивает полную очистку цилиндра от отработанных газов. При вращении блока 4 цилиндров центробежные силы обеспечивают расслоение свежей порции воздуха и отработанных газов. Отработанные газы устремляются к центру вращения блока 4 цилиндров, при движении поршня 10 от нижней мертвой точки к верхней происходит дополнительное отсасывание газов в полость А, а при дальнейшем движении поршня, когда открывается впускное 7 и выпускное 8 окно, происходит дальнейшая утилизация отработанных газов через выпускной коллектор.

После одного оборота блока 4 цилиндров цикл повторяется. Порядок работы цилиндров 6 последователен 1, 2, 3, 4 плюс n. Эксцентрики 13 синхронизации обеспечивают синхронизацию вращения блока 4 цилиндров и кольца 12. При вращении кольца 12 тяговое усилие вращения передается через эксцентрики синхронизации 13 блоку 4 цилиндров.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества: - повышение экономичности и мощности; - повышение кпд; - повышение экологичности.

Формула изобретения

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий вращающийся блок цилиндров, поршни, пальцы, шатуны, электронную систему зажигания, системы подачи топлива и воздуха, кожух, нижнюю крышку блока, кольцо с приливами по периметру, двумя дополнительными приливами, эксцентриками синхронизации, размещенными своей верхней частью в дополнительных приливах, а нижней частью - в нижней крышке блока, и систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы для выхлопа газов, причем поршни соединены шатунами с кольцом посредством пальцев, размещенных в приливах кольца, выпускной коллектор выполнен в виде турбины, состоящей из кольцевого желоба, размещенного на вращающемся блоке цилиндров, и неподвижного сектора, выполненного в виде части неподвижного желоба с отверстиями и лопатками, расположенными между отверстиями, отверстия сообщены общей трубой для выхлопа газов, а кольцевой желоб установлен с возможностью перемещения относительно части неподвижного желоба, отличающийся тем, что система подачи топлива выполнена в виде подкачивающего электрического насоса, электромагнитных форсунок по числу цилиндров, топливных каналов, выполненных в блоке цилиндров, и топливопровода, проходящего через ось вращения двигателя и установленного с возможностью совместного вращения с блоком цилиндров, причем входы топливных каналов сообщены через полость с топливопроводом, а выходы каналов - с электромагнитными форсунками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7