Четырехтактный роторно-поршневой двигатель

Четырехтактный роторно-поршневой двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано на транспорте, в промышленности и сельском хозяйстве.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен роторно-поршневой двигатель Феликса Ванкеля (см. патент DE 1137901 B, F01C 19/04, 1962 (1)). Двигатель Ванкеля состоит из корпуса, внутренняя поверхность которого выполнена по эпитрохоиде с впускными и выпускными окнами для газообмена и треугольного ротора. Сам ротор расположен на валу, содержащем эксцентрик и установленном на подшипниках, расположенных в боковых крышках статора [1].

Недостатки роторно-поршневого двигателя Ванкеля следующие: соединение ротора с выходным валом через эксцентриковый механизм, являясь характерной особенностью РПД Ванкеля, вызывает давление между трущимися поверхностями, что в сочетании с высокой температурой, приводит к дополнительному износу и нагреву двигателя. В связи с этим возникает повышенное требование к периодической замене масла. Ресурс при правильной эксплуатации достаточно велик, но не замененное вовремя масло неизбежно приводит к необратимым последствиям, и двигатель выходит из строя.

Известны применяемые в настоящее время поршневые двигатели внутреннего сгорания, являющиеся самым распространенным ДВС и основным видом автомобильного двигателя. Двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию топлива в механическую работу, использующие в качестве источника энергии жидкое топливо (бензин, дизельное топливо) или природный газ.

В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршневые ДВС: бензиновые и дизельные двигатели.

Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива - метанол и этанол, водород [2].

Техническими недостатками этих ДВС являются: большая масса движущихся частей и большое количество деталей двигателя; возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающее частоту вращения и являющееся причиной появления неуравновешенных сил инерции и моментов от них; низкий коэффициент полезного действия, так как из всех ходов поршня только один является “рабочим”, остальные “холостыми”; высокий уровень шума; токсичность отработавших газов.

Данные технические решения приняты за прототип, так как обладают максимальной совокупностью общих с изобретением существенных признаков.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать двигатель внутреннего сгорания более эффективным и максимально приближенным к поршневому двигателю внутреннего сгорания.

Технический результат - упрощение конструкции и материалоемкости двигателя внутреннего сгорания, уменьшение массы движущихся частей, уменьшение количества деталей.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемое в изобретении решение указанной выше задачи, достижение поставленной цели и требуемого технического результата обеспечивается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем по крайней мере одну секцию, состоящую из корпуса с торцевыми крышками и ротора с валом, согласно изобретению

торцевая крышка, расположенная со стороны верхней мертвой точки, положения поршней в цилиндрах, содержит по крайней мере одну камеру сгорания, по крайней мере один впускной клапан и по крайней мере один выпускной клапан,

ротор содержит по крайней мере один цилиндр с поршнем и по крайней мере один коленчатый вал, связанный с поршнями цилиндров и с неподвижной шестерней.

При этом за один оборот ротора, в каждом цилиндре проходит по крайней мере один рабочий цикл.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность изобретения поясняется чертежами:

На фиг. 1 и 2 изображена схема одноцилиндровой секции с четырьмя клапанами цилиндра четырехтактного роторно-поршневого двигателя по изобретению, содержащая:

корпус 1; торцевые крышки корпуса 2; ротор 3; вал ротора 4; поршень 5; поршневой палец 6; шатун 7; коленчатый вал 8; шестерню коленчатого вала 9; вал-шестерню 10; неподвижную шестерню 11; впускные клапаны 12; выпускные клапаны 13; камеру сгорания 14.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылками на прилагаемые к описанию чертежи, на которых в качестве примеров показаны предпочтительные, но необязательные варианты возможного осуществления изобретения, конструктивного выполнения и функционирования предлагаемой в изобретении двигателя внутреннего сгорания.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Отличительными особенностями заявляемых двигателей внутреннего сгорания являются:

круговое вращение ротора;

наличие по крайней мере одной секции двигателя;

наличие торцевой крышки содержащей, по крайней мере одну камеру сгорания, по крайней мере один впускной клапан и по крайней мере один выпускной клапан;

наличие ротора, содержащего по крайней мере один цилиндр с поршнем и по крайней мере один коленчатый вал, связанный с поршнями цилиндров и с неподвижной шестерней;

прохождение за один оборот ротора, в каждом цилиндре по крайней мере одного рабочего цикла.

Работа двигателя внутреннего сгорания по изобретению осуществляется следующим образом и будет показана на примере четырехтактного роторно-поршневого двигателя (Фиг. 1 и 2):

Работа четырехтактного роторно-поршневого двигателя (Фиг. 1 и 2) осуществляется следующим образом. При движении ротора 3, поршень 5 начинает движение в сторону НМТ, объем увеличивается, создается разрежение. В зону разрежения через впускные клапаны 12 поступает горючая смесь, начинается всасывание. Впускные клапаны 12 закрываются. Поршень 5 движется в сторону ВМТ и сжимает рабочую смесь, объем уменьшается, происходит сжатие. Сжатая рабочая смесь воспламеняется, происходит сгорание. Образующиеся в процессе сгорания газы, расширяясь, совершают работу, направленную на вращение ротора 3. Газы создают давление на поршень 5. Поршень 5, в свою очередь, через палец 6 и шатун 7 проворачивает коленчатый вал 8. Шестерня 9, расположенная на коленчатом валу 8, через вал-шестерню 10 отталкивается от неподвижной шестерни 11 и придает вращательное движение ротору 3. Поршень 5 начинает движение в сторону НМТ, объем увеличивается, начинается расширение. Ротор 3 продолжает вращение, выпускные клапаны 13 открываются, через которые осуществляется удаление продуктов сгорания. Поршень 5 начинает движение в сторону ВМТ, объем начинает уменьшаться. Рабочий цикл завершен.

Таким образом, двигатель внутреннего сгорания по изобретению обеспечивает возможность достижения требуемого технического результата, а именно упрощение конструкции и материалоемкости путем уменьшения количества деталей, их массы и повышения его компактности.

Отдельные детали и узлы заявляемого двигателя внутреннего сгорания могут быть изготовлены с использованием известных в машиностроительной отрасли материалов и технологий.

Конкретные размеры и отдельные особенности конструктивного исполнения отдельных деталей и узлов могут быть выбраны из стандартных типоразмеров и стандартов промышленного машиностроения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. DE 1137901 B, F01С 19/04, 1962 (1).

2. http://systemsauto.ru/engine/internal_combustion_engine.html.

Четырехтактный роторно-поршневой двигатель, содержащий по крайней мере одну секцию, состоящую из корпуса с торцевыми крышками и ротора с валом, отличающийся тем, что торцевая крышка, расположенная со стороны верхней мертвой точки положения поршней в цилиндрах, содержит по крайней мере одну камеру сгорания, по крайней мере один впускной клапан и по крайней мере один выпускной клапан, ротор содержит по крайней мере один цилиндр с поршнем и по крайней мере один коленчатый вал, связанный с поршнями цилиндров и с неподвижной шестерней, за один оборот ротора в каждом цилиндре проходит по крайней мере один рабочий цикл.