RU2659602C1 - Лопастной двигатель внутреннего сгорания - Google Patents
Лопастной двигатель внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659602C1 RU2659602C1 RU2017119883A RU2017119883A RU2659602C1 RU 2659602 C1 RU2659602 C1 RU 2659602C1 RU 2017119883 A RU2017119883 A RU 2017119883A RU 2017119883 A RU2017119883 A RU 2017119883A RU 2659602 C1 RU2659602 C1 RU 2659602C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- working
- engine
- vane
- housing
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 44
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 26
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 241001536374 Indicator indicator Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
- F01C9/002—Oscillating-piston machines or engines the piston oscillating around a fixed axis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D15/00—Varying compression ratio
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области роторных двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является улучшение процесса сгорания топлива, увеличение индикаторной мощности, повышение коэффициента полезного действия. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит цилиндрический охлаждаемый корпус с торцевыми крышками, съемные или выполненные заодно с корпусом радиальные выступы, делящие корпус на рабочие полости, ротор с лопастными поршнями, жестко закрепленный на входном качающемся рабочем валу, кривошипно-шатунный механизм, преобразующий поворотные движения ротора во вращательное движение выходного вала отбора мощности, впускные и выпускные каналы с запорными элементами для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов, механизмы газораспределения с цепным или ременным приводом распределительных валов, герметизирующие и маслосъемные элементы, свечи искрового зажигания, системы питания, смазки и охлаждения, а также устройство, регулирующее степень сжатия для обеспечения работы на разном топливе. Для оптимизации четырехтактного кругового процесса превращения тепла в механическую работу четыре рабочие полости двигателя снабжены съемными камерами сгорания. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области тепловых машин, а именно к двигателям внутреннего сгорания.
Известен классический поршневой двигатель внутреннего сгорания, в цилиндре которого поршень совершает возвратно-поступательные движения (Двигатели внутреннего сгорания. Том II. Конструкция и расчет: учебник для вузов / Под ред. А.С. Орлина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1962. - С. 9, фиг. 1). Двигатель данной конструкции содержит корпус с цилиндром (цилиндрами), закрытым головкой, в которой находится механизм газораспределения. Поршень соединяется кривошипно-шатунным механизмом с вращающимся на подшипниковых опорах выходным коленчатым валом.
К недостаткам этого двигателя относятся весьма низкий коэффициент полезного действия, большие удельные габариты, значительная масса и инерционность движущихся деталей, большие механические потери из-за многочисленных узлов трения, склонность к вибрации, а также высокий уровень шума.
Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, называемый в технической литературе двигатель Ванкеля (Теория автомобильных и тракторных двигателей: учебник для вузов. Ленин И.М. - М.: Машиностроение, 1969. - С. 312, рис. 206). Конструкция этого двигателя содержит неподвижный охлаждаемый корпус, в котором ротор, изготовленный в форме криволинейного треугольника, совершает сложное вращательное движение, выполняя функции поршня. Роторно-поршневой двигатель не нуждается в клапанном газораспределительном механизме, имеет небольшую удельную массу, характеризуется малыми габаритами и значительной компактностью, обладает хорошей уравновешенностью.
К недостаткам двигателя Ванкеля относятся сложная технология изготовления внутренней поверхности корпуса по кривой, называемой эпитрохоидой, большие по сравнению с поршневым двигателем расходы топлива и масла, ограниченный ресурс работы, а также неблагоприятный температурный режим работы, приводящий к перегреву и неравномерному расширению деталей.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с кольцевой рабочей камерой, соосные рабочие валы с установленными на них лопастями, образующими в кольцевой камере четыре рабочие и нагнетательные (нерабочие) полости, выходной вал, механизм привода лопастей, установленный на рабочих валах и кинематически связывающий их с выходным валом. Механизм привода лопастей включает шестерню, жестко закрепленную на корпусе соосно с рабочими валами, кривошипные механизмы, снабженные зубчатыми колесами-сателлитами и ползунами, установленными попарно-противоположно и кинематически связанными с выходным валом, при этом зубчатые колеса входят в зацепление с неподвижной шестерней, закрепленной на корпусе, а ползуны находятся в пазах крестовин, установленных на рабочих валах. Для повышения надежности работы роторного двигателя выходной вал и механизм привода лопастей снабжены зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении, причем зубчатое колесо механизма привода имеет внутренние спицы, на рабочих валах установлены зубчатые секторы, в зацеплении с которыми находятся конические шестерни, установленные на спицах и связанные жестко с пружинами кручения, рабочие валы снабжены механизмом стабилизации угловой скорости, состоящим из двух балансиров, связанных между собою пружинами и снабженных роликами, и профилированного кулачка, установленного с возможностью поворота на корпусе двигателя и снабженного рукояткой для поворота (а.с. СССР №1442683, МПК 7 F 02 В 53/00, 07.12.88 г. Роторный двигатель внутреннего сгорания).
Недостатками этого двигателя являются сложность его конструкции, вызванная наличием механизма привода лопастей, двух кривошипных механизмов и механизма стабилизации угловой скорости, заниженный коэффициент полезного действия в связи с дополнительным расходом мощности на автономный привод рабочих и вспомогательных лопастей, некачественная продувка рабочих камер перед поступлением в них свежего заряда.
Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем, содержащий цилиндрический закрытый с обеих сторон крышками корпус, образующий кольцевую рабочую камеру, в середине которой установлен входной вал с качающимся ротором-поршнем, в ступице которого выполнена выемка, сегментную перегородку, прикрепленную к корпусу болтами, генератор переменного тока для искрового зажигания, каналы для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов, которые закрываются и открываются одной лопастью качающегося ротора-поршня. На входном валу жестко закреплен качающийся кривошип, который посредством шатуна связан с вращающимся кривошипом, установленным на выходном валу. В корпусе рядом с сегментной перегородкой установлена свеча зажигания. Герметизация рабочей камеры осуществляется за счет установки специальных уплотнений (патент ФРГ №3811760, МПК 7 F 02 B 53/00, F 01 C 9/00, 01.06.89 г. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем).
Недостатком этого двигателя является то, что он имеет ротор-поршень с одной лопастью, которая с перегородкой делит рабочую кольцевую камеру на две полости, одна из которых нагнетательная, а другая рабочая. Это приводит к тому, что для возвращения ротора-поршня из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку требуется дополнительная мощность, снижающая коэффициент полезного действия двигателя. При качании ротора-поршня ввиду его неуравновешенности дополнительно возникают силы, вызывающие износ подшипников вала, корпуса, лопасти ротора-поршня, что снижает надежность двигателя при эксплуатации. Наличие генератора переменного тока сбоку корпуса приводит к увеличению габаритов двигателя и усложнению его конструкции.
Известен двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем. Он содержит корпус со свечами зажигания и двумя радиальными перегородками, боковые крышки, двухлопастной ротор-поршень, а также выходной вращающийся вал. Лопастной ротор-поршень имеет ступицу с выемками, образующими с радиальными перегородками корпуса каналы для перетекания газовой смеси, а с лопастями ротора-поршня - нагнетательные и рабочие камеры с окнами для впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов. Двигатель содержит стационарно установленную в центральных опорах боковых крышек опорную ось качающегося на ней ротора-поршня. В полости лопастного ротора-поршня находится устройство, выполненное в виде кривошипно-кулисного механизма с кулисным пазом. Кулисный паз расположен в области ступицы качающегося ротора-поршня и сопряжен подвижно с ползуном. Ползун качается на кривошипной шейке выходного вращающегося коленчатого вала. Выходной вал установлен в коренных подшипниковых опорах, смещенных относительно центральных опор боковых крышек в пределах качающегося ротора-поршня (патент RU 2528241, МПК 7 F01С 9/00, F02В 53/00. Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем).
Недостатками этого двигателя являются небольшой рабочий объем, снижающий мощность, значительные теплопотери, отрицательно влияющие на коэффициент полезного действия, противодавление газов на лопатки ротора-поршня, снижающее основные показатели рабочего цикла, неравномерный нагрев деталей, сложность механизма преобразования поворотных движений ротора-поршня во вращательное движение выходного вала, что снижает надежность работы двигателя в эксплуатационных условиях.
Известен двигатель внутреннего сгорания с качающимся лопастным ротором-поршнем, содержащий охлаждаемый корпус с боковыми крышками, радиальные перегородки, лопастной ротор-поршень, образованные в корпусе радиальными перегородками и лопастным ротором-поршнем нагнетательные и рабочие кольцевые камеры для осуществления кругового двухтактного рабочего процесса превращения тепла в механическую работу, окна для подвода горючей смеси, отвода отработавших газов и продувки кольцевых рабочих камер свежим зарядом. Лопастной ротор-поршень жестко закреплен на входном качающемся рабочем валу, установленном в центральных подшипниковых опорах боковых крышек корпуса и кинематически связанном с вращающимся выходным валом кривошипно-шатунным механизмом, содержащим кривошипы входного и выходного валов и соединяющий их шатун (описание изобретения к патенту, заявка 2003122949/06, 21.07.2003. Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем).
Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический охлаждаемый корпус с торцевыми крышками, разделенный на рабочие полости радиальными выступами, качающийся ротор с лопастными поршнями, расположенными между радиальными выступами, кривошипно-шатунный механизм преобразования качающегося движения ротора с лопастными поршнями во вращательное движение вала отбора мощности. Угол поворота входного вала с ротором устанавливается посредством изменения длины кривошипа механизма преобразования движения. Патрубки впускного и выпускного коллекторов с соответствующими клапанами или другими запорными элементами устанавливаются в теле радиальных выступов. При этом привод запорных элементов двух соседних рабочих полостей осуществляется одним распределительным валом (патент RU 2240432 С1, МПК 7 F02В 55/00, F01С 9/00. 20.11.2004. Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем).
Общими признаками прототипа с заявляемым двигателем являются цилиндрический охлаждаемый корпус с торцевыми крышками, съемные или выполненные заодно с корпусом радиальные выступы, делящие корпус на рабочие полости, ротор с лопастными поршнями, жестко закрепленный на входном качающемся рабочем валу, кривошипно-шатунный механизм, преобразующий поворотные движения ротора во вращательное движение выходного вала отбора мощности, впускные и выпускные каналы с запорными элементами для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов, механизмы газораспределения с цепным или ременным приводом распределительных валов, герметизирующие и маслосъемные элементы, свечи искрового зажигания, системы питания, смазки и охлаждения, а также устройство, регулирующее степень сжатия для обеспечения работы двигателя на разном топливе.
Недостатками прототипа являются:
- неудовлетворительный процесс сгорания рабочей смеси, осуществляемый в относительно большом объеме рабочей полости, не приспособленной для быстрого и полного сгорания топлива, а следовательно, невысокие индикаторные показатели цикла: давление, мощность и КПД;
- заниженный коэффициент полезного действия в связи с догоранием топлива во время рабочего хода, когда лопастной поршень, двигаясь от мертвой точки, увеличивает объем рабочей полости, способствуя тем самым росту тепловых потерь через стенки корпуса и систему охлаждения;
- недоиспользование потенциальных возможностей лопастного двигателя в ключе увеличения его рабочего объема и повышения литровой мощности за счет уменьшения в допустимых по прочности пределах геометрических размеров ротора и его лопастных поршней;
- повышенные инерционные нагрузки в мертвых точках в связи с массивностью и значительным весом ротора с лопастными поршнями, имеющими в поперечном сечении форму равнобедренной трапеции;
- сложность оптимального регулирования фаз газораспределения в четырех рабочих полостях при газораспределительных механизмах с одним общим для двух соседних рабочих полостей распределительным валом;
- сложность конструктивного исполнения кривошипно-шатунного механизма, преобразующего поворотное движение ротора с лопастными поршнями во вращательное движение выходного вала, в связи с наличием дополнительного устройства для регулировки длины кривошипа.
Заявляемое изобретение направлено на решение комплексной задачи полного сжигания топлива в предназначенных для этой цели камерах сгорания и повышение при этом индикаторной мощности и коэффициента полезного действия лопастного двигателя за счет сокращения до минимума потерь тепла, максимального использования объема рабочих полостей корпуса и повышения при этом литровой мощности лопастного двигателя, оптимизации фаз газораспределения в четырех рабочих полостях с учетом предварения открытия и запаздывания закрытия запорных элементов четырех газораспределительных механизмов с четырьмя распределительными валами, снижения инерционных нагрузок в мертвых точках за счет рационализации формы и снижения массы ротора с лопастными поршнями, имеющими в поперечном сечении форму прямоугольных пластин, упрощения конструкции механизма преобразования движения ротора с лопастными поршнями за счет отказа от дополнительного устройства для регулировки длины кривошипа, при этом изменение степени сжатия лопастного двигателя можно осуществлять путем смены радиальных выступов с камерами сгорания, имеющими определенную форму и объем.
В соответствие с поставленной комплексной задачей техническим результатом изобретения является улучшение процесса сгорания топлива, увеличение индикаторной мощности, повышение коэффициента полезного действия, снижение тепловых потерь, максимальное увеличение литража двигателя без изменения размеров его корпуса, повышение литровой мощности, оптимизация фаз газораспределения, снижение инерционных нагрузок в мертвых точках, упрощение конструкции механизма преобразования движения ротора с лопастными поршнями.
Технический результат изобретения достигается тем, что в патентуемом лопастном двигателе внутреннего сгорания, содержащем цилиндрический охлаждаемый корпус с торцевыми крышками, съемные или выполненные заодно с корпусом радиальные выступы, делящие корпус на рабочие полости, ротор с лопастными поршнями, жестко закрепленный на входном качающемся рабочем валу, кривошипно-шатунный механизм, преобразующий поворотные движения ротора во вращательное движение выходного вала отбора мощности, впускные и выпускные каналы с запорными элементами для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов, механизмы газораспределения с цепным или ременным приводом распределительных валов, герметизирующие и маслосъемные элементы, свечи искрового зажигания, системы питания, смазки и охлаждения, а также устройство, регулирующее степень сжатия для обеспечения работы двигателя на разном топливе, согласно изобретению имеются камеры сгорания, обеспечивающие в каждой из четырех рабочих полостей полное сгорание топлива, уменьшение тепловых потерь, повышение индикаторной мощности и коэффициента полезного действия, съемные радиальные выступы, состоящие из двух разборных частей, на внешней стороне одной из которых выполнены две камеры сгорания, ротор с плоскими лопастными поршнями, занимающий небольшой объем рабочих полостей, четыре газораспределительных механизма с четырьмя распределительными валами, оптимизирующими фазы газораспределения, и конструктивно простой кривошипно-шатунный механизм, преобразующий поворотные движения ротора с лопастными поршнями во вращательное движение выходного вала отбора мощности.
Внутри корпуса лопастного двигателя двумя лопастными поршнями ротора совместно с двумя оппозитно расположенными радиальными выступами образуются четыре рабочие полости. В каждой рабочей полости последовательно по кругу протекают четырехтактные рабочие циклы превращения тепла в механическую работу. В каждом радиальном выступе выполнены две камеры сгорания, имеются два впускных и два выпускных канала, выполнены два свечных колодца с резьбовым отверстием на конце для установки свечей искрового зажигания и расположены два распределительных вала газораспределительных механизмов. Кулачки этих валов регулируют открытие и закрытие подпружиненных четырех впускных и четырех выпускных клапанов. Для привода четырех распределительных валов в заднем отделении корпуса лопастного двигателя установлены две цепные или ременные передачи, содержащие два ведущих и четыре ведомых зубчатых колеса, две втулочные цепи или два зубчатых ремня, а также два устройства для регулирования натяжения цепей или ремней.
Отличием от прототипа являются:
- съемные радиальные выступы, состоящие из двух разборных частей, на внешней стороне одной из которых выполнены камеры сгорания, обеспечивающие в каждой из четырех рабочих полостей полное сгорание топлива, уменьшение тепловых потерь, повышение индикаторной мощности и коэффициента полезного действия;
- ротор с плоскими лопастными поршнями, занимающий небольшой объем рабочих полостей, что способствует увеличению литража лопастного двигателя при неизменных размерах его корпуса и росту литровой мощности;
- четыре газораспределительных механизма с четырьмя распределительными валами, оптимизирующими фазы газораспределения;
- конструктивно простой кривошипно-шатунный механизм, преобразующий поворотные движения ротора с лопастными поршнями во вращательное движение выходного вала отбора мощности.
Наличие новой совокупности существенных отличительных от прототипа признаков в заявляемом лопастном двигателе внутреннего сгорания позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «новизна».
Проведенный дополнительный сопоставительный анализ патентной и научно-технической информации не выявил источники, содержащие сведения об известности совокупности отличительных признаков заявляемого лопастного двигателя внутреннего сгорания, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показан продольный разрез по А-А заявляемого лопастного двигателя, на фиг. 2 - разрез по Б-Б в горизонтальной плоскости, на фиг. 3 - рабочие полости и газораспределительные механизмы в поперечной плоскости В-В, на фиг. 4 - камеры сгорания и свечи искрового зажигания в поперечной плоскости Г-Г, на фиг. 5 - привод газораспределительных механизмов и компоненты системы смазки в поперечной плоскости Д-Д.
Лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндрический охлаждаемый корпус 1, внутренняя полость которого имеет четыре рабочие полости 2, образуемые лопастными поршнями ротора 3, жестко закрепленного на входном качающемся рабочем валу 16, и оппозитно расположенными радиальными выступами. Оба выступа выполнены съемными и собраны из разборных внутренних частей 4 и внешних частей 5. Во внутренних частях 4 с внешней стороны выполнено по две камеры сгорания 17, имеющих в зависимости от типа лопастного двигателя и вида рекомендуемого топлива определенную форму и объем. Внешние части 5 используются в качестве постелей распределительных валов 6 привода выпускных клапанов 7. Сборные радиальные выступы имеют впускные каналы 8, которые перекрываются впускными клапанами 9, управляемыми распределительными валами 10, крепление которых осуществляется пастелями 11. Для выпуска из рабочих полостей 2 отработавших газов предусмотрены каналы 20, которые перекрываются выпускными клапанами 7, управляемыми распределительными валами 6. Каждый клапан газораспределительных механизмов имеет гидрокомпенсатор 12 и прижимную пружину 13. В сборных радиальных выступах выполнены свечные колодцы 14 с резьбовыми отверстиями на конце для установки свечей 15 искрового зажигания. Входной вал 16 ротора 3 с двумя лопастными поршнями установлен на двух подшипниковых опорах 34, расположенных в передней и задней 33 крышках корпуса 1. Для охлаждения лопастного двигателя его корпус 1 и внутренние части 4 сборных радиальных выступов имеют полости, образующие рубашку охлаждения 18, по которой циркулирует охлаждающая жидкость, подаваемая и отводимая через штуцеры 19 водяным насосом 44. Перегородка 21 отделяет рабочие полости 2 от заднего отделения корпуса 1, в полости 22 которого размещаются четыре зубчатых колеса 23, 24 привода четырех распределительных валов 6, 10 посредством двух втулочных цепей 25, 26 или зубчатых ремней, натяжение которых осуществляется с помощью регулировочных устройств 27, 28. В нижней части полости 22 размещена масляная ванна 29, из которой масляным насосом 30 масло через фильтрующий элемент 31 подается по каналу 32 в систему смазки (фиг. 5). Полость 22 заднего отделения корпуса 1 закрывается крышкой 33, в которой устанавливаются подшипниковая опора 34 входного вала 16 ротора 3 с двумя лопастными поршнями и подшипниковая опора 35 выходного вала 36. Входной вал 16 ротора 3 с двумя лопастными поршнями и выходной вал 36 соединяются с помощью кривошипно-шатунного механизма, содержащего кривошип 38 на входном валу 16, шатун 37 и кривошип 40 с противовесами на выходном валу 36. На наружном конце выходного вала 36 устанавливается маховик 41 для обеспечения плавности хода лопастного двигателя и его пуска в работу стартером. На выходном валу 36 устанавливаются зубчатые колеса 42, 43, обеспечивающие привод цепей или зубчатых ремней газораспределительных механизмов лопастного двигателя.
Рассмотрим работу патентуемого лопастного двигателя внутреннего сгорания, приняв за начало его работы положение лопастных поршней ротора 3, когда две из четырех рабочих полостей 2 имеют наименьший объем, а две другие - наибольший объем (фиг. 3). При прокручивании, например, стартером выходного вала 36 через зубчатый венец маховика 41, вращение с помощью кривошипно-шатунного механизма передается на входной вал 16, сообщая двум лопастным поршням ротора 3 поворотные движения. Четырехтактный рабочий цикл превращения тепла в механическую работу осуществляется в каждой из четырех рабочих полостей заявляемого лопастного двигателя внутреннего сгорания следующим образом.
1-й такт. Впуск свежего заряда. При повороте лопастного поршня ротора 3 на угол полного хода в рабочей полости 2, имеющей вначале цикла наименьший объем, происходит подъем кулачка распределительного вала 10 и открытие впускного клапана 9. При этом объем рабочей полости 2 увеличивается от минимального до максимального, в процессе чего в этой полости создается разрежение и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, по впускному каналу 8 поступает в рабочую полость через открытый впускной клапан 9.
2-й такт. Сжатие рабочей смеси. При обратном повороте лопастного поршня ротора 3 на тот же полный угол и опускании кулачка распределительного вала 10 и кулачка распределительного вала 6 происходит закрытие впускного 9 и выпускного 7 клапанов. При этом объем рабочей полости 2 уменьшается от максимального до минимального и, благодаря герметичности полости, происходит сжатие поступившей рабочей смеси, состоящей из паров бензина, воздуха и остаточных продуктов сгорания до минимального объема, соответствующего объему установленной камеры сгорания 17.
3-й такт. Рабочий ход. В конце такта сжатия с некоторым опережением на электроды свечи 15 искрового зажигания подается высокое напряжение и от электрической искры происходит воспламенение рабочей смеси. Рабочий ход совершается в основном при герметично закрытых впускном 9 и выпускном 7 клапанах. При сгорании рабочей смеси происходит значительное расширение газов, и под высоким давлением лопастной поршень ротора 3 совершает поворот на заданный полный угол, производя полезную работу. При этом объем рассматриваемой рабочей полости 2 увеличивается от минимального до максимального.
4-й такт. Выпуск отработавших газов. Очистка рабочей полости от продуктов сгорания происходит при повороте лопастного поршня ротора 3 на угол полного хода. При этом происходит подъем кулачка распределительного вала 6 и открытие выпускного клапана 7. Отработавшие газы под избыточным давлением и воздействием движущегося лопастного поршня ротора 3 удаляются из рабочей полости 2 через открытый выпускной клапан 7 и выпускной канал 20, поступая в выпускную систему лопастного двигателя внутреннего сгорания.
Так, в процессе четырех поворотов лопастного поршня ротора 3 на полный угол, заданный кривошипно-шатунным механизмом, осуществляется четырехтактный рабочий цикл превращения тепла в механическую работу в одной рабочей полости, имеющей в начале цикла наименьший объем. Аналогичные рабочие циклы последовательно по кругу протекают и в трех остальных рабочих полостях, обеспечивая плавную работу и максимальное использование всех потенциальных возможностей лопастного двигателя внутреннего сгорания.
Таким образом, при работе лопастного двигателя за один поворот лопастных поршней ротора 3 на полный угол в одной из четырех рабочих полостей 2 происходит впуск, в другой - сжатие, в следующей - рабочий ход, в последующей - выпуск отработавших газов, т.е. совершается четырехтактный рабочий цикл или круговой процесс превращения тепла в механическую работу.
Герметизация замкнутых объемов в лопастном двигателе обеспечивается за счет точности изготовления деталей и установки компрессионно-маслосъемных, лабиринтных или других уплотнений, колец и пластин.
Поскольку ротор 3 с двумя лопастными поршнями жестко закреплен на входном валу 16, то этот вал воспринимает вращающие моменты от всех четырех рабочих полостей и передает эти моменты через кривошипно-шатунный механизм на выходной вал 36. Для плавности хода выходной вал 36 снабжен маховиком 41, имеющим зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Благодаря кинематическим особенностям кривошипно-шатунного механизма, в котором вращающий момент передается через кривошип 38 входного вала 16, шатун 37 и кривошип 40 выходного вала 36, устанавливается точная взаимосвязь между поворотом лопастных поршней ротора 3 и вращением выходного вала 36.
Поскольку выходной вал 36 совершает вращение на 180° за один поворот лопастных поршней ротора 3 на полный угол, вращательное движение выходного вала 36 кинематически увязывается с вращением распределительных валов 10 и 6 следующим образом.
Ведущие зубчатые колеса 42, 43 привода цепей или зубчатых ремней газораспределительных механизмов, имеющие диаметр равный половине диаметра ведомых зубчатых колес 23, 24, при помощи приводных цепей 25, 26 или зубчатых ремней передают вращательное движение к распределительным валам 10 и 6. При использовании данной конструкции распределительные валы 10 и 6 совершают поворот на 90° при повороте лопастных поршней ротора 3 на полный угол, что увязывает фазы газораспределения и движение лопастных поршней ротора 3. Специальный профиль кулачков позволяет получить предварение открытия впускных клапанов 9 и запаздывание закрытия выпускных клапанов 7, обеспечивая тем самым оптимальные фазы газораспределения и наиболее благоприятное протекание четырехтактных рабочих циклов с высокой мощностью и экономичностью.
Заявляемый лопастной двигатель может использовать стандартные системы зажигания, питания, смазки и охлаждения. Благодаря своей компактности, уравновешенности, максимальному литражу при ограниченных размерах корпуса, большой индикаторной мощности и высокому тепловому коэффициенту полезного действия этот двигатель может найти широкое применение на боевых и специальных машинах, где требуются мощные и экономичные силовые агрегаты небольших размеров.
Claims (1)
- Лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический охлаждаемый корпус с торцевыми крышками, съемные или выполненные заодно с корпусом радиальные выступы, ротор с лопастными поршнями, жестко закрепленный на входном качающемся рабочем валу, кривошипно-шатунный механизм, преобразующий поворотные движения ротора во вращательное движение выходного вала отбора мощности, впускные и выпускные каналы с запорными элементами для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов, механизмы газораспределения с цепным или ременным приводом распределительных валов, герметизирующие и маслосъемные элементы, свечи искрового зажигания, системы питания, смазки и охлаждения, а также устройство, регулирующее степень сжатия для обеспечения работы двигателя на разном топливе, отличающийся тем, что съемные радиальные выступы, делящие корпус на рабочие полости, состоят из двух разборных частей, на внешней стороне одной из которых выполнены камеры сгорания, лопастные поршни качающегося ротора имеют в поперечном сечении форму прямоугольных пластин, четыре газораспределительных механизма, регулирующие фазы газораспределения, снабжены четырьмя распределительными валами, кривошипно-шатунный механизм, преобразующий поворотные движения ротора во вращательное движение выходного вала отбора мощности, а изменение степени сжатия двигателя осуществляется за счет смены в радиальных выступах внутренних частей, на внешней стороне которых выполнены камеры сгорания.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017119883A RU2659602C1 (ru) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Лопастной двигатель внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017119883A RU2659602C1 (ru) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Лопастной двигатель внутреннего сгорания |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2659602C1 true RU2659602C1 (ru) | 2018-07-03 |
Family
ID=62815485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017119883A RU2659602C1 (ru) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Лопастной двигатель внутреннего сгорания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2659602C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111852647A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-10-30 | 李彦君 | 一种隔板式发动机 |
| RU2817203C1 (ru) * | 2023-03-20 | 2024-04-11 | Общество с ограниченной ответственностью "ПЕРВОЕ ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО" | Способ автоматического регулирования степени сжатия роторно-поршневого двигателя |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3503374A (en) * | 1967-02-20 | 1970-03-31 | Ehrlich Eng Ltd | Oscillating vane machines |
| DE3020499A1 (de) * | 1980-05-30 | 1981-12-17 | Reinhard 4000 Düsseldorf Vogel | Pendelkolbenmotor |
| FR2539814A1 (fr) * | 1983-01-21 | 1984-07-27 | Dorchies Alain | Machine a piston oscillant utilisable comme moteur a combustion interne a 2 ou 4 temps, comme dispositif de transmission a fluide, pompe, compresseur ou generateur electrique |
| WO1999016998A1 (es) * | 1997-09-26 | 1999-04-08 | Universidad Politecnica De Madrid | Motor de combustion interna de rotor oscilante |
| RU24705U1 (ru) * | 2002-02-08 | 2002-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Урал-Новатор" | Двигатель внутреннего сгорания |
| RU2240432C1 (ru) * | 2003-04-22 | 2004-11-20 | Самарский Сергей Петрович | Двигатель внутреннего сгорания |
-
2017
- 2017-06-07 RU RU2017119883A patent/RU2659602C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3503374A (en) * | 1967-02-20 | 1970-03-31 | Ehrlich Eng Ltd | Oscillating vane machines |
| DE3020499A1 (de) * | 1980-05-30 | 1981-12-17 | Reinhard 4000 Düsseldorf Vogel | Pendelkolbenmotor |
| FR2539814A1 (fr) * | 1983-01-21 | 1984-07-27 | Dorchies Alain | Machine a piston oscillant utilisable comme moteur a combustion interne a 2 ou 4 temps, comme dispositif de transmission a fluide, pompe, compresseur ou generateur electrique |
| WO1999016998A1 (es) * | 1997-09-26 | 1999-04-08 | Universidad Politecnica De Madrid | Motor de combustion interna de rotor oscilante |
| RU24705U1 (ru) * | 2002-02-08 | 2002-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Урал-Новатор" | Двигатель внутреннего сгорания |
| RU2240432C1 (ru) * | 2003-04-22 | 2004-11-20 | Самарский Сергей Петрович | Двигатель внутреннего сгорания |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111852647A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-10-30 | 李彦君 | 一种隔板式发动机 |
| RU2817203C1 (ru) * | 2023-03-20 | 2024-04-11 | Общество с ограниченной ответственностью "ПЕРВОЕ ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО" | Способ автоматического регулирования степени сжатия роторно-поршневого двигателя |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2439333C1 (ru) | Роторно-поршневая машина объемного расширения | |
| US3645239A (en) | Rotary piston machine | |
| US4010719A (en) | Rotary internal combustion engine | |
| RU2528796C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания: 6-ти тактный роторный двигатель с вращающимися запорными элементами, раздельными роторными секциями разного назначения, камерами сгорания неизменного объема, расположенными в рабочих роторах | |
| US4419057A (en) | Rotary piston motor | |
| GB1565669A (en) | Reciprocating rotary combustion engines | |
| RU2659602C1 (ru) | Лопастной двигатель внутреннего сгорания | |
| RU2528221C2 (ru) | Роторно-поршневая машина объемного расширения | |
| RU2472017C2 (ru) | Роторный двигатель | |
| US20130276761A1 (en) | Variable-compression engine assembly | |
| US5517952A (en) | Rotating shuttle engines with integral valving | |
| US4202315A (en) | Single cycle rotary engine with constant fuel feeding | |
| RU2374454C2 (ru) | Устройство поршневой машины и способ выполнения ее рабочего объема для организации термодинамического цикла | |
| RU2240432C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
| WO2004072441A1 (en) | Engine with rotary cylinder block and reciprocating pistons | |
| RU2386826C2 (ru) | Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания | |
| RU122445U1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
| RU2477377C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания: 5-тактный роторный двигатель с одним центральным вращающимся запорным элементом, общим для разнесенных по его диаметру раздельных секций сжатия и расширения рабочего тела, и обособленными камерами сгорания неизменного объема | |
| RU2441992C1 (ru) | Роторно-поршневой дизельный двигатель | |
| CN109958533A (zh) | 液压发动机 | |
| RU2467183C1 (ru) | Способ работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания и роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания | |
| RU2734069C1 (ru) | Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания | |
| RU2393361C2 (ru) | Одноцилиндровый многопоршневой двигатель внутреннего сгорания (тор блатова) | |
| RU2730202C1 (ru) | Роторный двигатель внутреннего сгорания "БЕСШАТУННЫЙ" | |
| RU2451801C2 (ru) | ДВУХОСЕВОЙ РОТОРНО-КАМЕРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДоРК ДВС) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200608 |