Роторный двигатель внутреннего сгорания

Роторный двигатель внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в автомобилестроении, тракторостроении и других областях, где применяются двигатели внутреннего сгорания.

Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный цилиндрический корпус с выступающей за его пределы камерой впрыска и поджига топливной смеси, снабженный свечой зажигания, окном впускным для топливной смеси и окном выпускным для выхлопных газов, причем внутри корпуса установлен цилиндрический ротор с выполненными в нем камерами сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов, имеющими общую стенку и снабженными крышками, установленными с возможностью открывания-закрывания камер, на каждой из крышек закреплен кронштейн с двумя свободными концами, выполненный с возможностью их движения по двум направляющим контурам, имеющим яйцеобразную форму с боковым выступом, направленным в сторону камеры впрыска и поджига топливной смеси, также снабженной крышкой, установленной с возможностью открывания-закрывания (см. патент РФ №120716 на полезную модель, вариант 2, заявлен 02.02.2012, МПК F02B 55/02; F02B 53/02; F01C 1/38).

Недостатком известного роторного двигателя внутреннего сгорания является сложность конструкции, которая заключается в трудоемкости изготовления и установки на оси направляющих контуров так, чтобы ориентировать их боковой выступ в направлении камеры впрыска и поджига топливной смеси. Кроме того, конструкция роторного ДВС по патенту №120716 не предусматривает увеличения мощности роторного ДВС, в случае необходимости ее увеличения.

Роторный двигатель внутреннего сгорания по патенту №120716 на полезную модель выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа), поскольку по технической сущности и достигаемому эффекту он ближе других к заявляемому изобретению.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции роторного двигателя внутреннего сгорания с одновременным повышением его мощности.

Технический результат заключается в снижении трудоемкости при выполнении направляющих путей в неподвижном корпусе и их ориентировании в направлении камеры впрыска и поджига топливной смеси. В свою очередь, такая конструкция позволяет увеличить количество пар камер сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов, установить ротор неподвижно на вал, концы которого, выходя в обе стороны неподвижного цилиндрического корпуса, получают возможность соединяться для общего вращения с другими аналогичными роторными ДВС. Такое конструктивное решение является более простым, чем в прототипе, и обеспечивает увеличение выходной мощности.

Указанная задача достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем неподвижный цилиндрический корпус с выступающей за его пределы камерой впрыска и поджига топливной смеси, снабженной свечой зажигания и окном впускным для топливной смеси, при этом корпус снабжен окном впускным для топливной смеси и окном выпускным для выхлопных газов, а внутри корпуса установлен цилиндрический ротор с выполненными в нем камерами сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов, имеющими общую стенку и снабженными крышками, установленными с возможностью открывания-закрывания камер, на каждой из крышек закреплен кронштейн с двумя свободными концами, выполненный с возможностью их движения по двум направляющим путям, периметр которых имеет яйцеобразную форму с боковым выступом, направленным в сторону камеры впрыска и поджига топливной смеси, также снабженной крышкой, установленной с возможностью открывания-закрывания, согласно изобретению направляющие пути представляют собой канавки, выполненные в неподвижном цилиндрическом корпусе, а цилиндрический ротор установлен неподвижно на валу, концы которого выходят в обе стороны неподвижного цилиндрического корпуса, и снабжен или дополнительной парой камер сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов или дополнительными парами камер сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов.

В роторном двигателе на обеих торцевых поверхностях цилиндрического ротора выполнены прорези, через которые выходят соответствующие свободные концы кронштейнов крышек камер сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов для взаимодействия с направляющими путями.

В роторном двигателе концы вала роторного двигателя внутреннего сгорания снабжены фланцами с отверстиями под болты.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый роторный двигатель внутреннего сгорания неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники, то есть соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных условиях цехов больших и средних машиностроительных заводов с использованием современных известных технологий, материалов и стандартного оборудования, которое выпускается как отечественной, так и зарубежной промышленностью.

Следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемая совокупность существенных признаков придает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.

Действительно, заявляемый роторный ДВС прост в реализации и обслуживании, т.к. содержит небольшое количество деталей. Например, отфрезеровать направляющий путь в виде канавки и сориентировать его боковой выступ в направлении камеры впрыска и поджига топлива проще, когда и канавки и сама упомянутая камера находятся в одном и том же неподвижном цилиндрическом корпусе. В прототипе изготавливалось два направляющих контура в виде отдельных деталей, а потом каждый из них неподвижно крепился на ось роторного ДВС после тщательной выверки положения его бокового выступа по отношению к камере впрыска и поджига топлива. Указанная конструкция направляющих контуров была рассчитана только на одну пару камер сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов, а для получения большей выходной мощности следовало изготавливать роторный ДВС больших габаритов. И, наконец, конструкция роторного двигателя по патенту РФ №120716 не предназначена работать в паре с другими аналогичными двигателями.

Предлагаемый роторный двигатель внутреннего сгорания поясняется чертежами, где представлено на:

Фиг.1 - общий вид заявляемого роторного ДВС с вырезом передней стенки неподвижного корпуса;

Фиг.2 - разрез заявляемого роторного ДВС плоскостью симметрии, перпендикулярной оси вала;

Фиг.3 - разрез А-А фиг.2;

Фиг.4 - разрез неподвижного корпуса заявляемого роторного ДВС плоскостью симметрии, перпендикулярной оси вала;

Фиг.5 - вид ротора в изометрии.

Заявляемый роторный двигатель внутреннего сгорания содержит неподвижный цилиндрический корпус 1, снабженный системой (на чертеже не обозначена) охлаждения. В верхней части корпуса 1 выполнена камера 2 впрыска и поджига топливной смеси (далее камера 2 впрыска), выступающая за его пределы и снабженная крышкой 3, установленной шарнирно с возможностью открывания-закрывания, посредством рычажной системы 4, управляемой овальным диском (на чертеже не обозначен). Верхняя стенка камеры 2 впрыска и крышка 3 повторяют форму цилиндрической поверхности корпуса 1. Камера 2 впрыска снабжена свечой 5 зажигания и окном 6 впускным, предназначенным для впуска топливной смеси. Внутри корпуса 1 установлен цилиндрический ротор 7 с выполненными на его цилиндрической поверхности двумя парами камер, одна камера в каждой паре является камерой 8, 8¹ сгорания топливной смеси (далее камерой сгорания), а другая - камерой 9, 9¹ удаления выхлопных газов. На представленных фигурах изображены две пары камер 8, 8¹ и 9, 9¹. Их количество может быть увеличено в зависимости от расчета требуемой мощности роторного ДВС. Обе камеры 8, 8¹ и 9, 9¹ почти одинаковы по объему и конфигурации, при этом расположены друг за другом так, что одна стенка у них общая. Полости камер 8, 8¹ и 9, 9¹ со стороны цилиндрической поверхности ротора снабжены крышками 10, 10¹ и 11, 11¹ соответственно, установленными шарнирно с возможностью открывания-закрывания. Стенки камер 8, 8¹ и 9, 9¹, а также крышек 10, 10¹ и 11, 11¹ выполнены с выгнутой поверхностью, при этом одна из стенок и упирающаяся в нее в крайнем нижнем положении крышка 10, 10¹ и 11, 11¹ повторяют форму цилиндрической поверхности ротора 7, неподвижно установленного на валу 12, закрепленного в подшипниках (не указаны), установленных в неподвижном цилиндрическом корпусе 1. Вал 12 снабжен фланцами 13, 13¹, предназначенными для соединения с валами аналогичных двигателей для повышения выходной мощности. Фланцы 13, 13¹ представляют собой диск или плоское кольцо с равномерно расположенными отверстиями для прохода болтов или шпилек (не показаны). Фланцы 13, 13¹ выполнены с надлежащей прочностью для передачи усилий. Вал 12 может соединяться с валами других роторных ДВС посредством муфт (не показано). На каждой из крышек 10, 10¹ и 11, 11¹ закреплен кронштейн 14, 14¹ и 15, 15¹ соответственно с двумя свободными концами 17, 17¹ и 18, 18¹ (для первой пары камер, для второй пары не обозначены), предназначенными для движения по направляющим путям 16, 16¹. Направляющие пути 16, 16¹ выполнены в виде канавок в неподвижном цилиндрическом корпусе 1 и их периметры имеют яйцеобразную форму (при проекции яйца на плоскую поверхность) с боковым выступом 19, 19¹, направленным в сторону камеры 2 впрыска. На обеих торцевых поверхностях цилиндрического ротора 7 выполнены соответственно прорези 20, 20¹ и 21, 21¹, через которые выходят свободные концы 17, 17¹ и 18, 18¹ кронштейнов 14, 14¹ и 15, 15¹, чтобы взаимодействовать с направляющими путями 16, 16¹. Корпус 1 снабжен окном 22 впускным для впуска топливной смеси и окном 23 выпускным для удаления выхлопных газов.

Крышки 3, 10, 10¹ и 11, 11¹ всех камер 2, 8, 8¹, 9, 9¹ двигателя снабжены компрессионными, маслосъемными уплотнениями (не показаны), выполненными из полосок, изготовленных, например из чугуна или из керамики, позволяющими изолировать камеры от остального пространства двигателя.

Предлагаемый роторный двигатель внутреннего сгорания используется следующим образом.

Ротор 7 приводится во вращение стартером (не показан), а топливная смесь через окно 22 впускное поступает в открытую камеру 8 сгорания, крышка 10 которой находится в крайнем нижнем положении. Одновременно вводится топливная смесь в камеру 2 впрыска через окно 6 впускное. Когда свободные концы 17, 17¹ наезжают на боковой выступ 19, крышка 10 камеры 8 сгорания поднимается. Одновременно рычажная система 4 поднимает крышку 3, и в камерах 2 впрыска и 8 сгорания производится сжатие топливной смеси. При поджигании топливной смеси посредством свечи зажигания 5 создается давление, и образовавшиеся рабочие газы вращают ротор 7 против часовой стрелки, передавая на вал 12 выходную мощность. Когда свободные концы 17, 17¹ кронштейна 14, двигаясь по направляющим путям 16, 16¹, переходят через боковой выступ 19, крышка 10 постепенно опускается в крайнее нижнее положение, а крышка 3 отбрасывается давлением в крайнее верхнее положение и удерживается там рычажной системой 4. При дальнейшем продвижении свободных концов 17, 17¹ по направляющим контурам 16, 16¹ крышка 10 начинает перемещаться в крайнее верхнее положение, сжимая отработанные газы, и, оказавшись перед окном 23 выпускным, полностью выталкивает их наружу неподвижного цилиндрического корпуса 1 двигателя. Камера 9 удаления выхлопных газов, идущая следом за камерой 8 сгорания, принимает остатки отработанных газов из камеры 2 впрыска при движении крышек 3 и 11 в крайнее нижнее положение. Выхлоп отработанных газов производится через окно 23 выпускное так же, как аналогичный выхлоп осуществлялся из камеры 8 сгорания. Затем к окну 22 впускному подходит камера 8¹, и цикл повторяется.

В случае необходимости повышения мощности несколько аналогичных двигателей соединяются в одну вращающуюся систему, благодаря наличию фланцев. При выходе из строя одного из двигателей, он заменяется подобным двигателем. Сама конструкция не только проще, чем у прототипа, но она еще и дешевле в изготовлении.

Заявляемое устройство обладает рядом преимуществ по сравнению с ближайшим аналогом:

- упрощение конструкции;

- повышение мощности;

- удешевление двигателя.

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный цилиндрический корпус с выступающей за его пределы камерой впрыска и поджига топливной смеси, снабженной свечой зажигания и окном впускным для топливной смеси, при этом корпус снабжен окном впускным для топливной смеси и окном выпускным для выхлопных газов, а внутри корпуса установлен цилиндрический ротор с выполненными в нем камерами сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов, имеющими общую стенку и снабженными крышками, установленными с возможностью открывания-закрывания камер, на каждой из крышек закреплен кронштейн с двумя свободными концами, выполненный с возможностью их движения по двум направляющим путям, периметр которых имеет яйцеобразную форму с боковым выступом, направленным в сторону камеры впрыска и поджига топливной смеси, также снабженной крышкой, установленной с возможностью открывания-закрывания, отличающийся тем, что направляющие пути представляют собой канавки, выполненные в неподвижном цилиндрическом корпусе, а цилиндрический ротор установлен неподвижно на валу, концы которого выходят в обе стороны неподвижного цилиндрического корпуса, и снабжен или дополнительной парой камер сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов или дополнительными парами камер сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов.

2. Роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что на обеих торцевых поверхностях цилиндрического ротора выполнены прорези, через которые выходят соответствующие свободные концы кронштейнов крышек камер сгорания топливной смеси и удаления выхлопных газов для взаимодействия с направляющими путями.

3. Роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что концы вала роторного двигателя внутреннего сгорания снабжены фланцами с отверстиями под болты.