Роторный двигатель внутреннего сгорания (варианты)

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с внутренней рабочей поверхностью, ротор с расположенными в пазах лопастями, окна впуска и выпуска. Внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических поверхностей с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один. Цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии, перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну. Центры образования окружностей расположены в вершинах малого и большого квадратов (вариант 1). Центры образования окружностей могут быть расположены в вершинах правильных шестиугольников (вариант 2). Центры образования окружностей могут быть расположены в вершинах правильных восьмиугольников (вариант 3). Центры образования окружностей могут быть расположены в вершинах правильных десятиугольников (вариант 4). Центры образования окружностей могут быть расположены в вершинах правильных двенадцатиугольников (вариант 5). Изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение удельных весогабаритных и мощностных показателей. 5 н.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания с вращающимися рабочими органами, и может быть использовано на сухопутных, морских и воздушных транспортных средствах.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (варианты), содержащий корпус с рабочей поверхностью, ротор, окна впуска и выпуска (см. патент №2076220, МПК6 F02В 55/00).

Известный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания по патенту №2076220 (вариант 1) содержит ротор с расположенными в пазах ползунами, шарнирно связанными с поршнями; линейчатая рабочая поверхность корпуса выполнена в виде тороидальных секторов, состыкованных между собой так, что центры образования тороидальных секторов, чередующихся меньшими и большими радиусами образования через один, совпадают соответственно с вершинами квадратов.

Вышеописанный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет сложную геометрию рабочей поверхности, требующую для их обработки специальных станков с ЧПУ с увеличенным количеством степеней свободы, что влечет за собой высокую стоимость обработки, а следовательно, высокую себестоимость изготовления и эксплуатации двигателя.

Создание роторного двигателя внутреннего сгорания с простой геометрией рабочей поверхности корпуса без шарнирного соединения ползуна с поршнем, с высокими удельными весогабаритными и мощностными показателями является задачей, на решение которой направлено данное изобретение.

Сущность изобретения (вариант 1) заключается в том, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, в пазах которого установлены лопасти (ползуны), рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических секторов с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах малого и большого квадратов.

Такое выполнение рабочей поверхности корпуса двигателя не требует дорогих станков ЧПУ с увеличенным количеством степеней свободы. Простая и менее трудоемкая технология ее выполнения обеспечивает низкую себестоимость корпуса и двигателя в целом. Отсутствие шарнира и поршня существенно упрощает конструкцию двигателя, при этом ширина лопастей уменьшается, а значит увеличивается рабочий объем двигателя, уменьшаются трудоемкость, стоимость изготовления и эксплуатации двигателя. При этом повышается мощность, а значит улучшаются удельные весогабаритные и мощностные показатели двигателя. Формирование тактов при этом осуществляется за каждые 45° поворота ротора, а четыре такта - за 180°, что обеспечивает организацию двух синхронных рабочих циклов в одной секции двигателя и увеличение мощности в два раза по сравнению с роторным двигателем с односинхронным рабочим циклом при равных диаметрах роторов, равных частотах вращения и равных рабочих объемах.

Сущность изобретения (вариант 2) заключается в том, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, в пазах которого установлены лопасти (ползуны), рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических секторов с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах правильных шестиугольников.

Такое выполнение рабочей поверхности корпуса двигателя не требует дорогих станков ЧПУ с увеличенным количеством степеней свободы. Простая и менее трудоемкая технология ее выполнения обеспечивает низкую себестоимость корпуса и двигателя в целом. Отсутствие шарнира и поршня существенно упрощает конструкцию двигателя, при этом ширина лопастей уменьшается, а значит увеличивается рабочий объем двигателя, уменьшаются трудоемкость, стоимость изготовления и эксплуатации двигателя. При этом повышается мощность, а значит улучшаются удельные весогабаритные и мощностные показатели двигателя. Формирование тактов при этом осуществляется за каждые 30° поворота ротора, а четыре такта - за 120°, что обеспечивает организацию трех синхронных рабочих циклов в одной секции двигателя и увеличение мощности в три раза по сравнению с роторным двигателем с односинхронным рабочим циклом при равных диаметрах роторов, равных частотах вращения и равных рабочих объемах.

Сущность изобретения (вариант 3) заключается в том, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, в пазах которого установлены лопасти (ползуны), рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических секторов с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах правильных восьмиугольников.

Такое выполнение рабочей поверхности корпуса двигателя не требует дорогих станков ЧПУ с увеличенным количеством степеней свободы. Простая и менее трудоемкая технология ее выполнения обеспечивает низкую себестоимость корпуса и двигателя в целом. Отсутствие шарнира и поршня существенно упрощает конструкцию двигателя, при этом ширина лопастей уменьшается, а значит увеличивается рабочий объем двигателя, уменьшаются трудоемкость, стоимость изготовления и эксплуатации двигателя. При этом повышается мощность, а значит улучшаются удельные весогабаритные и мощностные показатели двигателя. Формирование тактов при этом осуществляется за каждые 22,5° поворота ротора, а четыре такта - за 90°, что обеспечивает организацию четырех синхронных рабочих циклов в одной секции двигателя и увеличение мощности в четыре раза по сравнению с роторным двигателем с односинхронным рабочим циклом при равных диаметрах роторов, равных частотах вращения и равных рабочих объемах.

Сущность изобретения (вариант 4) заключается в том, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, в пазах которого установлены лопасти (ползуны), рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических секторов с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах правильных десятиугольников.

Такое выполнение рабочей поверхности корпуса двигателя не требует дорогих станков ЧПУ с увеличенным количеством степеней свободы. Простая и менее трудоемкая технология ее выполнения обеспечивает низкую себестоимость корпуса и двигателя в целом. Отсутствие шарнира и поршня существенно упрощает конструкцию двигателя, при этом ширина лопастей уменьшается, а значит увеличивается рабочий объем двигателя, уменьшаются трудоемкость, стоимость изготовления и эксплуатации двигателя. При этом повышается мощность, а значит улучшаются удельные весогабаритные и мощностные показатели двигателя. Формирование тактов при этом осуществляется за каждые 18° поворота ротора, а четыре такта - за 72°, что обеспечивает организацию пяти синхронных рабочих циклов в одной секции двигателя и увеличение мощности в пять раз по сравнению с роторным двигателем с односинхронным рабочим циклом при равных диаметрах роторов, равных частотах вращения и равных рабочих объемах.

Сущность изобретения (вариант 5) заключается в том, что роторный двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, в пазах которого установлены лопасти (ползуны), рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических секторов с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах правильных двенадцатиугольников.

Такое выполнение рабочей поверхности корпуса двигателя не требует дорогих станков ЧПУ с увеличенным количеством степеней свободы. Простая и менее трудоемкая технология ее выполнения обеспечивает низкую себестоимость корпуса и двигателя в целом. Отсутствие шарнира и поршня существенно упрощает конструкцию двигателя, при этом ширина лопастей уменьшается, а значит увеличивается рабочий объем двигателя, уменьшаются трудоемкость, стоимость изготовления и эксплуатации двигателя. При этом повышается мощность, а значит улучшаются удельные весогабаритные и мощностные показатели двигателя. Формирование тактов при этом осуществляется за каждые 15° поворота ротора, а четыре такта - за 60°, что обеспечивает организацию шести синхронных рабочих циклов в одной секции двигателя и увеличение мощности в шесть раз по сравнению с роторным двигателем с односинхронным рабочим циклом при равных диаметрах роторов, равных частотах вращения и равных рабочих объемах.

На фиг.1 изображен общий вид двигателя (1 вариант). На фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1, 4, 6, 8, 10 (1-5 варианты). На фиг.3 изображена геометрия рабочей поверхности корпуса двигателя (1 вариант). На фиг.4 - общий вид двигателя (2 вариант). На фиг.5 - геометрия рабочей поверхности корпуса двигателя (2 вариант). На фиг.6 - общий вид двигателя (3 вариант). На фиг.7 - геометрия рабочей поверхности корпуса двигателя (3 вариант). На фиг.8 - общий вид двигателя (4 вариант). На фиг.9 - геометрия рабочей поверхности корпуса двигателя (4 вариант). На фиг.10 - общий вид двигателя (5 вариант). На фиг.11 - геометрия рабочей поверхности корпуса двигателя (5 вариант).

Роторный двигатель внутреннего сгорания (1 вариант) содержит корпус 1 с внутренней рабочей поверхностью 2, в котором на валу 3 находится ротор 4, с расположенными в пазах лопастями 5. Внутренняя рабочая поверхность корпуса 2 выполнена в виде цилиндрических секторов, сопряженных между собой так, что центры образования цилиндрических секторов с меньшими 6 и большими 7 радиусами образования совпадают соответственно с вершинами квадратов 8 и 9. Рабочая поверхность корпуса 1 имеет две зоны всасывания 10, две зоны - сжатия 11, две зоны - сгорания-расширения 12 и две зоны выпуска отработавших газов 13. В зонах сгорания-расширения 12 расположены свечи-форсунки 14. Корпус 1 имеет два окна впуска 15 и два окна выпуска 16.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (2 вариант) содержит корпус 1 с внутренней рабочей поверхностью 2, в котором на валу 3 находится ротор 4, с расположенными в пазах лопастями 5. Внутренняя рабочая поверхность корпуса 2 выполнена в виде цилиндрических секторов, сопряженных между собой так, что центры образования цилиндрических секторов с меньшими 6 и большими 7 радиусами образования совпадают соответственно с вершинами правильных шестиугольников. Рабочая поверхность корпуса 1 имеет три зоны всасывания 10, три зоны - сжатия 11, три зоны - сгорания-расширения 12 и три зоны выпуска отработавших газов 13. В зонах сгорания-расширения 12 расположены свечи-форсунки 14. Корпус 1 имеет три окна впуска 15 и три окна выпуска 16.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (3 вариант) содержит корпус 1 с внутренней рабочей поверхностью 2, в котором на валу 3 находится ротор 4, с расположенными в пазах лопастями 5. Внутренняя рабочая поверхность корпуса 2 выполнена в виде цилиндрических секторов, сопряженных между собой так, что центры образования цилиндрических секторов с меньшими 6 и большими 7 радиусами образования совпадают соответственно с вершинами правильных восьмиугольников. Рабочая поверхность корпуса 1 имеет четыре зоны всасывания 10, четыре зоны - сжатия 11, четыре зоны - сгорания-расширения 12 и четыре зоны выпуска отработавших газов 13. В зонах сгорания-расширения 12 расположены свечи-форсунки 14. Корпус 1 имеет четыре окна впуска 15 и четыре окна выпуска 16.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (4 вариант) содержит корпус 1 с внутренней рабочей поверхностью 2, в котором на валу 3 находится ротор 4, с расположенными в пазах лопастями 5. Внутренняя рабочая поверхность корпуса 2 выполнена в виде цилиндрических секторов, сопряженных между собой так, что центры образования цилиндрических секторов с меньшими 6 и большими 7 радиусами образования совпадают соответственно с вершинами правильных десятиугольников. Рабочая поверхность корпуса 1 имеет пять зон всасывания 10, пять зон - сжатия 11, пять зон - сгорания-расширения 12 и пять зон выпуска отработавших газов 13. В зонах сгорания-расширения 12 расположены свечи-форсунки 14. Корпус 1 имеет пять окон впуска 15 и пять окон выпуска 16.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (5 вариант) содержит корпус 1 с внутренней рабочей поверхностью 2, в котором на валу 3 находится ротор 4, с расположенными в пазах лопастями 5. Внутренняя рабочая поверхность корпуса 2 выполнена в виде цилиндрических секторов, сопряженных между собой так, что центры образования цилиндрических секторов с меньшими 6 и большими 7 радиусами образования совпадают соответственно с вершинами правильных двенадцатиугольников. Рабочая поверхность корпуса 1 имеет шесть зон всасывания 10, шесть зон - сжатия 11, шесть зон - сгорания-расширения 12 и шесть зон выпуска отработавших газов 13. В зонах сгорания-расширения 12 расположены свечи-форсунки 14. Корпус 1 имеет шесть окон впуска 15 и шесть окон выпуска 16.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (1 вариант, Фиг.1-3) работает следующим образом. При вращении ротора 4 по часовой стрелке в двух зонах всасывания 10 происходит разрежение и горючая смесь (воздух) через два окна впуска 15 поступает в две зоны всасывания 10.

При дальнейшем вращении ротора 4 рабочая смесь поступает в две зоны сжатия 11, где она сжимается, а затем при образовании искры на электродах свечей-форсунок 14 воспламеняется и давление газов передается на лопасти. На валу 3 двигателя создается крутящий момент, который проворачивает ротор 4, и сгоревшая рабочая смесь перемещается в две зоны расширения 12, а затем поступает в две зоны выпуска 13. Выпуск отработавших газов происходит через окна 16 выпуска. Таким образом, в данном двигателе за один оборот ротора 4 осуществляется два синхронных рабочих цикла.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (2 вариант, Фиг.2, 4, 5) работает следующим образом. При вращении ротора 4 по часовой стрелке в трех зонах всасывания 10 происходит разрежение и горючая смесь (воздух) через три окна впуска 15 поступает в три зоны всасывания 10.

При дальнейшем вращении ротора 4 рабочая смесь поступает в три зоны сжатия 11, где она сжимается, а затем при образовании искры на электродах свечей-форсунок 14 воспламеняется и давление газов передается на лопасти. На валу 3 двигателя создается крутящий момент, который проворачивает ротор 4, и сгоревшая рабочая смесь перемещается в три зоны расширения 12, а затем поступает в три зоны выпуска 13. Выпуск отработавших газов происходит через окна 16 выпуска. Таким образом, в данном двигателе за один оборот ротора 4 осуществляется три синхронных рабочих цикла.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (3 вариант, Фиг.2, 6, 7) работает следующим образом. При вращении ротора 4 по часовой стрелке в четырех зонах всасывания 10 происходит разрежение и горючая смесь (воздух) через четыре окна впуска 15 поступает в четыре зоны всасывания 10.

При дальнейшем вращении ротора 4 рабочая смесь поступает в четыре зоны сжатия 11, где она сжимается, а затем при образовании искры на электродах свечей-форсунок 14 воспламеняется и давление газов передается на лопасти. На валу 3 двигателя создается крутящий момент, который проворачивает ротор 4, и сгоревшая рабочая смесь перемещается в четыре зоны расширения 12, а затем поступает в четыре зоны выпуска 13. Выпуск отработавших газов происходит через окна 16 выпуска. Таким образом, в данном двигателе за один оборот ротора 4 осуществляется четыре синхронных рабочих цикла.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (4 вариант, Фиг.2, 8, 9) работает следующим образом. При вращении ротора 4 по часовой стрелке в пяти зонах всасывания 10 происходит разрежение и горючая смесь (воздух) через пять окон впуска 15 поступает в пять зон всасывания 10.

При дальнейшем вращении ротора 4 рабочая смесь поступает в пять зон сжатия 11, где она сжимается, а затем при образовании искры на электродах свечей-форсунок 14 воспламеняется и давление газов передается на лопасти. На валу 3 двигателя создается крутящий момент, который проворачивает ротор 4, и сгоревшая рабочая смесь перемещается в пять зон расширения 12, а затем поступает в пять зон выпуска 13. Выпуск отработавших газов происходит через окна 16 выпуска. Таким образом, в данном двигателе за один оборот ротора 4 осуществляется пять синхронных рабочих цикла.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (5 вариант, фиг.2, 10, 11) работает следующим образом. При вращении ротора 4 по часовой стрелке в шести зонах всасывания 10 происходит разрежение и горючая смесь (воздух) через шесть окон впуска 15 поступает в шесть зон всасывания 10.

При дальнейшем вращении ротора 4 рабочая смесь поступает в шесть зон сжатия 11, где она сжимается, а затем при образовании искры на электродах свечей-форсунок 14 воспламеняется и давление газов передается на лопасти. На валу 3 двигателя создается крутящий момент, который проворачивает ротор 4, и сгоревшая рабочая смесь перемещается в шесть зон расширения 12, а затем поступает в шесть зон выпуска 13. Выпуск отработавших газов происходит через окна 16 выпуска. Таким образом, в данном двигателе за один оборот ротора 4 осуществляется шесть синхронных рабочих цикла.

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней рабочей поверхностью, ротор с расположенными в пазах лопастями, окна впуска и выпуска, отличающийся тем, что внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических поверхностей с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах малого и большого квадратов.

2. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней рабочей поверхностью, ротор с расположенными в пазах лопастями, окна впуска и выпуска, отличающийся тем, что внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических поверхностей с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах правильных шестиугольников.

3. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней рабочей поверхностью, ротор с расположенными в пазах лопастями, окна впуска и выпуска, отличающийся тем, что внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических поверхностей с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах правильных восьмиугольников.

4. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней рабочей поверхностью, ротор с расположенными в пазах лопастями, окна впуска и выпуска, отличающийся тем, что внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических поверхностей с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах правильных десятиугольников.

5. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней рабочей поверхностью, ротор с расположенными в пазах лопастями, окна впуска и выпуска, отличающийся тем, что внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена в виде сопряженных цилиндрических поверхностей с меньшими и большими радиусами образования, чередующимися через один, причем эти секторные цилиндрические поверхности образованы отрезком прямой линии (образующей), перемещающимся параллельно оси вращения ротора по направляющей кривой, образованной сопряженными дугами окружностей с меньшими и большими радиусами, чередующимися через одну, а центры их образования соответственно расположены в вершинах правильных двенадцатиугольников.