Роторно-пластинчатый механизм двигателя внутреннего сгорания

Роторно-пластинчатый механизм двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к двигателестроению и может найти применение в автомобильной, мото- и снегоходной технике, малой авиации, судостроении, строительной и сельскохозяйственной технике, в средствах малой механизации и особенно в тех областях, где большое значение имеют малый вес, минимальная вибрация и топливная экономичность.

Известен роторно-пластинчатый двигатель внутреннего сгорания (патент GB 743510 A, F01B 9/04, опубликован 18.01.1956), состоящий из корпуса, внутри которого выполнен цилиндр, направляющая которого является эллипсом. В центре цилиндра установлен ротор, делящий цилиндр на две равные полости и имеющий на своей цилиндрической поверхности две камеры сгорания, расположенные с противоположных сторон. С обеих сторон от камер сгорания выполнены пазы, в которых расположены пластины с возможностью выталкиваться из ротора под действием пружин или давления жидкости. При этом в каждой полости описывает ее внешнюю поверхность только одна пластина, а вторая втянута в тело ротора «средством для предотвращения внешнего радиального перемещения» (далее просто «средство»), выполненным на пластинах в виде «выемок», а на крышках - в виде «ребер» различных радиусов.

Недостатками известного двигателя являются:

1. повышенное трение в зоне контакта пластин с поверхностью цилиндра и «выемок» с «ребрами», в результате чего происходит интенсивный износ пластин и поверхности цилиндра, а также «выемок» и «ребер», с дальнейшим разрушением от удара «выемок» на пластинах рабочего хода и «ребер», удерживающих эти пластины в роторе, и по этой же причине - повышенный шум двигателя;

2. не использована возможность увеличения мощности и крутящего момента за счет более полного использования энергии отработанных газов.

Техническим результатом заявляемого изобретения является:

1. снижение трения, повышение КПД и ресурса двигателя, снижение шума;

2. повышение мощности и крутящего момента.

Поставленная задача достигается:

1. измененной конструкцией пластин с заменой «выемок» на выступы и применение на них подшипников, а также заменой «ребер», представляющих собой полукольца, на ограничительные дорожки, которые выполнены замкнутыми и по заданной траектории в проставках;

2. более полным использованием энергии отработанных газов за счет возможности выполнить больший объем полости рабочего хода-выпуска по сравнению с объемом полости всасывания-сжатия, как в радиальном, так и в угловом изменении размера, т.е. увеличить вылет, а соответственно, и площадь выступающей из ротора части пластины и фазу рабочего хода-выпуска.

Предлагаемый роторно-пластинчатый механизм (далее просто механизм) иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2, 3, 4.

На фиг.1 изображен общий вид заявленного механизма со снятой крышкой и проставкой, с равными объемами полостей и равными фазами при произвольном положении пластин, когда одна из них в паре описывает внешнюю поверхность полости, а другая втянута в тело ротора.

На фиг.2 показан разрез по А-А, поясняющий конструкцию пластин с выступами и проставок с ограничительными дорожками.

На фиг.3 и 4 показаны некоторые варианты исполнения механизма, а именно:

на фиг.3: V₂ - объем полости рабочего хода-выпуска больше V₁ - объема полости всасывания-сжатия за счет изменения траектории направляющей цилиндра в полости рабочего хода-выпуска по сравнению с направляющей в полости всасывания-сжатия (две половины разных эллипсов с разными коэффициентами сжатия, у которых размеры b равны, а a₂>a₁, D₁=2b, Y=180, где Y-фаза.

На фиг.4 диаметр ротора D₂<2b и смещен в сторону полости всасывания-сжатия. a₂>a₁, V₂>V₁, y>180.

Радиальные пазы, пластины и камеры сгорания на фиг.3 и 4 не показаны.

Механизм двигателя внутреннего сгорания имеет корпус 1, внутри которого выполнен цилиндр, направляющая которого может быть эллипсом или овалом. В цилиндре расположен ротор 2, установленный на валу 7, который делит его на две полости, одна из которых (полость рабочего хода-выпуска 4) может быть больше или равна полости всасывания-сжатия 3. В полостях имеются окна соответственно впуска 5 и выпуска 6. На цилиндрической поверхности ротора выполнены два симметрично расположенных углубления, служащих камерами сгорания 8, каждое из которых ограничено с торцов телом ротора, а по цилиндрической поверхности - с двух сторон радиальными пазами 9, в которых размещены две пары пластин, которые имеют возможность выталкиваться к внешним поверхностям полостей упругими элементами, например пружинами 12, причем каждая пара имеет по ходу вращения пластины рабочего хода-выпуска 10 и всасывания-сжатия 11. На боковых сторонах пластин находятся выступы, имеющие, например, цилиндрическую форму на пластинах рабочего хода-выпуска 13-ц и Г-образную - на пластинах всасывания-сжатия 13-г, с размещенными на них подшипниками 14, взаимодействующими с ограничительными дорожками, соответственно, рабочего хода-выпуска 16 и всасывания-сжатия 15. Эти дорожки выполнены в проставках 17 по заданным траекториям, на разных расстояниях от торцов цилиндра, причем описывать внешние поверхности полостей могут только соответствующие им пластины, а другие в это время втянуты в тело ротора. Весь механизм с обеих сторон закрыт торцевыми крышками 18.

Работа механизма осуществляется следующим образом. При вращении ротора 2 в указанном стрелкой направлении в полости всасывания-сжатия 3 происходит следующее: выступающие за боковые пределы пластины рабочий ход-выпуск 10 выступы 13-ц, имеющие цилиндрическую форму с размещенными на них подшипниками 14, обкатываются по ограничительным дорожкам рабочего хода-выпуска 16. При этом пластина втянута в тело ротора 2, а выступающие за боковые пределы пластины всасывания-сжатия 11 выступы 13-г, имеющие Г-образную форму с размещенными на них подшипниками 14, обкатываются по ограничительным дорожкам всасывания-сжатия 15, при этом торец пластины описывает внешнюю поверхность полости. В результате этого впереди пластины может происходить такт сжатия, а за ней - всасывания, через окно впуска 5. В это же время в полости рабочий ход-выпуск 4 происходит следующее: выступающие за боковые пределы пластины всасывания-сжатия 11 выступы 13-г с размещенными на них подшипниками 14 обкатываются по ограничительным дорожкам всасывания-сжатия 15. При этом пластина втянута в тело ротора 2, а выступающие за боковые пределы пластины рабочий ход-выпуск 10 выступы 13-ц с размещенными на них подшипниками 14 обкатываются по ограничительным дорожкам рабочего хода-выпуска 16, при этом торец пластины описывает внешнюю поверхность полости. В результате этого до пластины может происходить рабочий ход, а перед ней выпуск отработанных газов через окно выпуска 6.

Механизм двигателя внутреннего сгорания, характеризующийся тем, что он имеет корпус, внутри которого выполнен цилиндр, направляющая которого может быть эллипсом, овалом, разделенный ротором, установленным на валу, на две полости, одна из которых (полость рабочего хода-выпуска) может быть больше или равна полости всасывания-сжатия, при этом в полостях имеются окна, соответственно выпуска и впуска, а на цилиндрической поверхности ротора выполнены два симметрично расположенных углубления, служащих камерами сгорания, каждое из которых ограничено с торцов телом ротора, а по цилиндрической поверхности с двух сторон радиальными пазами, в которых размещены две пары пластин, которые имеют возможность выталкиваться к внешним поверхностям полостей упругими элементами, например пружинами, причем каждая пара имеет по ходу вращения пластины рабочего хода-выпуска и всасывания-сжатия, на боковых сторонах которых находятся выступы, имеющие, например, цилиндрическую форму на пластинах рабочего хода-выпуска, Г-образную на пластинах всасывания-сжатия, с размещенными на них подшипниками, взаимодействующими с ограничительными дорожками, соответственно рабочего хода-выпуска и всасывания-сжатия, выполненными по заданным траекториям в проставках, на разных расстояниях от торцов цилиндра, причем описывать внешние поверхности полостей могут только соответствующие им пластины, а другие в это время втянуты в тело ротора, и весь механизм с обеих сторон закрыт торцевыми крышками.