Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно - к поршневым двигателям внутреннего сгорания с вращающимися рабочими органами, и может быть использовано в энергетическом машиностроении в качестве гидродвигателя, насоса и двигателя внутреннего сгорания на водном и сухопутном транспорте. Техническим результатом является повышение надежности и ресурса. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит корпус с внутренней рабочей поверхностью, выполненной в виде тороидальных секторов, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, окна впуска и выпуска. Согласно изобретению центры образования тороидальных секторов с большим и меньшим радиусами образования расположены соответственно на вертикальной и горизонтальной осях рабочей поверхности корпуса на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора. 4 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно - к поршневым двигателям внутреннего сгорания с вращающимися рабочими органами, и может быть использовано в энергетическом машиностроении в качестве гидродвигателя, насоса и двигателя внутреннего сгорания на водном и сухопутном транспорте.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, описанный в патенте SU №1237780, м.кл. 4 F 02 B 55/00, содержащий корпус с внутренней рабочей поверхностью, выполненной в виде тороидальных секторов, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, окна впуска и выпуска.

Внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена в виде двух равных по тора секторов, состыкованных с двумя цилиндрическими поверхностями.

Такой контур создает знакопеременные ускорения и силы инерции на поршень и на ползун, что вызывает увеличение удельных давлений на внутреннюю рабочую поверхность двигателя.

Кроме того, в данном двигателе потенциально снижается степень сжатия, так как выполнение рабочей поверхности корпуса в виде тороидально-цилиндрической, влечет за собой появление вредных объемов между корпусом и поршнем, снижающих эффективность использования как рабочих объемов, так и степени сжатия. Это приводит к снижению надежности, долговечности, топливной экономичности моторесурса.

Тороидально-цилиндрическая рабочая поверхность определяет геометрию беговой дорожки в виде двух конхоид - прямой и окружности. Выполнение такой геометрии требует дорогостоящих станков с ЧПУ (числовым программным управлением), что существенно усложняет и удорожает технологию изготовления, себестоимость двигателя.

Кроме того, конхоидальная геометрия беговой дорожки вызывает перекладку роликов ползуна. Ролики ползуна попеременно контактируют с поверхностями внутренней и внешней беговой дорожки. Это вызывает удары роликов и их износ, что снижает надежность, долговечность и моторесурс двигателя.

Создание роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания более технологичным в изготовлении, не требующим специального оборудования, более надежным, долговечным, с повышенным моторесурсом, является задачей, на решение которой направлено данное изобретение.

Сущность изобретения заключается в том, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с внутренней рабочей поверхностью, выполненной в виде тороидальных секторов, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, окна впуска и выпуска, центры образования тороидальных секторов с большим и меньшим радиусами образования расположены соответственно на вертикальной и горизонтальной осях рабочей поверхности корпуса на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора. Выполнение рабочей поверхности корпуса двигателя из тороидальных секторов разного радиуса (R₁ и R₂) создает выпуклый контур рабочей поверхности корпуса, что приводит к однозначным нагрузкам, не вызывающим перекладку роликов ползуна, а касающихся постоянно с внешней ветвью выпуклой беговой дорожки, и повышает степень сжатия за счет малой величины вредных объемов между рабочей поверхностью корпуса и поршнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на

фиг.1 изображен продольный разрез двигателя;

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

фиг.3 - геометрия рабочей поверхности и беговой дорожки в корпусе двигателя;

фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1, имеющий секторы всасывания 2, сжатия 3, расширения 4 и выпуска 5, окна впуска б и выпуска 7. Внутри корпуса 1 расположен ротор 8 с размещенными в пазах ползунами 9, имеющими с обеих сторон ролики 10, шарнирно связанными с поршнями 11. Рабочая поверхность 12 корпуса 1 выполнена в виде двух тороидальных секторов 13 с большим радиусом образования (R₁) и двух тороидальных секторов 14 с меньшим радиусом образования (R₂), центры образования которых расположены соответственно на вертикальной и горизонтальной осях рабочей поверхности 12 корпуса 1 на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора 8 (00₁=00₂=00₃=00₄ ). Тороидальные секторы 13 и 14 корпуса 1 образованы движением центра части окружности по сопряженной образующей 15, выполненной радиусами R₁ и R₂. С двух сторон ротора 8 в корпусе 1 выполнены беговые дорожки 16. В корпусе 1 расположены рабочие камеры 17, образованные тороидальной поверхностью ротора 8, поверхностями ползунов 9, поршней 11 и рабочей поверхностью 12 корпуса 1. В корпусе 1 расположена свеча 18 зажигания.

Работу роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания рассмотрим на примере рабочего цикла рабочей камеры 17, образованной тороидальной поверхностью ротора 8, поверхностями ползунов 9, поршней 11 и рабочей поверхностью 12 корпуса 1, выполненной в виде двух тороидальных секторов 13 с большим радиусом образования (R₁) и двух тороидальных секторов 14 с меньшим радиусом (R₂ ) образования.

При вращении ротора 8 по часовой стрелке через впускное окно 6 в рабочую камеру 17 поступает горючая смесь. При дальнейшем вращении ротора 8 горючая смесь поступает в сектор сжатия 3, где она сжимается, а затем при образовании искры на электродах свечи 18 зажигания воспламеняется, и давление газов передается на ползуны 9, поршни 11. Благодаря выпуклой геометрии рабочей поверхности 12 корпуса 1 двигателя, определяющей выпуклую геометрию беговой дорожки 16, а также геометрию поршня 11, работа двигателя осуществляется без стуков. Сочетание геометрии поршня 11 и выпуклой рабочей поверхности 12 корпуса 1 обеспечивает минимальный вредный объем между поверхностями поршня 11 и рабочей поверхности 12 корпуса 1 в секторе сжатия 3, а следовательно, лучшее использование рабочего объема, получение возможно максимальной степени сжатия. На валу двигателя создается крутящий момент, который поворачивает ротор 8, и затем рабочая камера 17 перемещается в сектор расширения 4, совершая такт-рабочий ход. Затем, достигнув максимального объема расширения, рабочая камера 17 перемещается в сектор выпуска 5. В момент сообщения рабочей камеры 17 с выпускным окном 7 происходит выпуск отработавших газов. Таким образом, за один оборот ротора во всех рабочих камерах 17 двигателя совершается рабочий цикл.

В предлагаемом роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания рабочая поверхность корпуса выполнена в виде двух тороидальных секторов с большим радиусом образования и двух тороидальных секторов с меньшим радиусом образования, центры образования которых расположены соответственно на вертикальной и горизонтальной осях рабочей поверхности корпуса на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора, что определяет выпуклую форму рабочей поверхности корпуса и выпуклую форму беговой дорожки, выполнение которой в корпусе двигателя является технологичной, более дешевой в изготовлении, так как не требует специального оборудования с ЧПУ.

Выпуклая форма беговой дорожки не вызывает ударов роликов о поверхности беговой дорожки, а значит, повышается надежность, долговечность и моторесурс двигателя.

Выпуклая форма рабочей поверхности уменьшает величину вредных объемов, а следовательно, повышает степень сжатия, а значит – топливную экономичность двигателя.

Формула изобретения

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней рабочей поверхностью, выполненной в виде тороидальных секторов, ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями, окна впуска и выпуска, отличающийся тем, что центры образования тороидальных секторов с большим и меньшим радиусами образования расположены соответственно на вертикальной и горизонтальной осях рабочей поверхности корпуса на одинаковом расстоянии от центра вращения ротора.

РИСУНКИ