Роторный двигатель внутреннего сгорания "виктор"

 

Роторный двигатель внутреннего сгорания предназначен для использования в транспортной технике. Он содержит полый корпус с пятивершинной эпитрохоидной полостью и соответствующей ей четырехвершинный ротор, эксцентриковый вал, переднюю и заднюю торцевые крышки, шестеренчатый механизм синхронизации движения ротора и вращения вала и газораспределительный диск. При вращении вала ротор совершает планетарное движение, вследствие чего его вершины заходят последовательно во впадины корпуса. Причем за два оборота вала совершается пять рабочих тактов. Для повышения надежности и долговечности двигателя газораспределительный диск размещается с наружной стороны передней торцевой крышки на ее ступице и в двигателе обеспечен выпуск горячих газов из рабочих камер, минуя ротор, по периферии передней торцевой крышки, что исключает перегрев ротора и выгорание масла в его подшипнике и подшипниках вала и предупреждает их быстрое разрушение, вследствие чего повышается надежность и долговечность. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано в транспортной технике.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус с трехвершинной эпитрохоидной полостью, переднюю и заднюю торцевые крышки, выходной вал и шестеренчатую синхронизацию планетарного движения ротора и вращения эксцентрикового вала, а на торцах овального ротора выполнены впускные и выпускные окна, соединенные соответственно с впускным и выпускным каналами ротора, выходящими на поверхность одного полуовала ротора, и к торцам ротора прикреплены газораспределительные диски/патент США, кл. 123-8.11, опубл. 1968/. В этом двигателе выполнены стационарные компактные камеры сгорания в неподвижном корпусе и осуществлен хороший газообмен.

Однако этот двигатель имеет большой недостаток, так как при выходе из него горячие отработанные газы проходят через ротор и одну из торцевых крышек вблизи опорных подшипников ротора и эксцетрикового вала, что приводит к выгоранию смазочного масла в подшипниках и к быстрому их разрешению даже при выполнении сложной интенсивной системы охлаждения, а из-за этого понижается надежность и долговечность двигателя.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус с трехвершинной эпитрохоидной полостью, размещенный в этой полости и проходящий через центр корпуса, эксцентриковый вал, установленный на нем с возможностью свободного вращения овальный ротор, состоящий из полуовал-поршня и полуовала газораспределителя и имеющий торцевое уплотнение по переферии, радиальное уплотнение, выполненное в виде установленных в выступах полости корпуса радиальных уплотнительных пластин и шестеренчатый механизм синхронизации планетарного движения ротора и вращения эксцентрикового вала/патент Франции, кл. F 02, опубл. 1971/. В этом двигателе максимальная степень сжатия может быть больше 100, что позволяет выполнить компактные камеры сгорания и улучшить сгорание топлива, в нем обеспечено прижатие с постоянными усилиями радиальных уплотнительных пластин к рабочей поверхности ротора, что позволяет повысить долговечность двигателя.

В патенте США N 4313961 и в патенте Франции N 2050093 отражено, что возможно выполнение и двигателя с корпусом, имеющим пятивершинную эпитрохоидную полость и при размещении в ней четырехвершинного ротора, две вершины которого служат поршнями, а две вершины осуществляют газораспределение.

Однако в этом двигателе очень сложно выполнять торцевое уплотнение ротора по периферии и к тому же не обеспечивается его надежное сопряжение с ротором и радиальным уплотнением, из за чего происходят утечки рабочего тела и снижается экономичность двигателя.

Целью изобретения является недопущение выхода из двигателя горячих отработанных газов через ротор и осуществление их выхода по периферии передней торцевой крышки вдали от эксцентрикового вала для предупреждения выгорания смазочного масла в опорных подшипниках ротора и эксцентрикового вала и исключения быстрого разрушения этих подшипников для достижения высокой надежности и долговечности двигателя, а также упрощение выполнения торцевого уплотнения и улучшение его сопряжения с ротором и радиальным уплотнением для повышения экономичности из-за уменьшения утечек рабочего тела.

Указанная цель достигается тем, что камеры сгорания с предварительными камерами и заполнительно-выпускные окна выполнены на передней торцевой крышке на ее переферии за линией наибольшего углубления впадин корпуса, а газораспределительный диск установлен с наружной стороны на подшипниках на ее ступице и он имеет шестерню с внутренними зубьями, соединенную через промежуточную шестерню с шестерней эксцентрикового вала, имеющей наружные зубья и диаметр ее делительной окружности меньше в четыре раза по сравнению с шестерней газораспределительного диска, вмещающего два газораспределительных полукруга, содержащих по четыре сектора тактов на 45^o, а торцевое уплотнение осуществляется путем установки в торцевые крышки дуговых торцевых уплотнительных пластин и при размещении в них через 72^o на лучах, проведенных из центра корпуса через радиальные уплотнительные пластины торцевых радиальных уплотнительных пластин и соединительных цилиндрических сухариков и поджатии их всех пружинами к торцам ротора. В принятое соотношение диаметров делительных окружностей синхронизирующих шестерен ротора и торцевой крышки 4: 5 обеспечивает выполнение ротора меньших размеров при возможности уменьшения эксцентриситета эксцентрика эксцентрикового вала.

На фиг. 1 показан роторный двигатель внутреннего сгорания; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит полый корпус 1 с пятивершинной эпитрохоидной полостью, в которой помещается соответствующий ей четырехваршинный ротор с закрепленной на нем синхронизирующей шестерней 3, имеющей наружные зубья, эксцентриковый вал 4, проходящий через центр O₁ корпуса 1, выполненный заодно с эксцентриком 5 имеющим центр O₂ и эксцентрисистет E равный величине O₁ - O₂, переднюю торцевую крышку 6, заднюю торцевую крышку 7 с закрепленной на ней синхронизирующей шестерней 8, имеющей внутренние зубья, при этом шестерни 3 и 8 внутреннего зацепления являются синхронизирующими планетарного движения ротора 2 и вращения эксцентрикового вала 4 при соотношении диаметров делительных окружностей равным 4:5, центры которых постоянно смещены на величину эксцентриситета E=O₁-O₂, а в ротор 2 запресован подшипник 9, которым он опирается на эксцентрик 5 эксцентрикового вала 4, опирающегося в свою очередь на подшипники 9 и 10 соответственно передней и задней торцевых крышек 6 и 7, причем на наружной стороне первой имеется ступица 12, на которой на подшипниках установлен газораспределительный диск 13: он сидит на коническом подшипнике 14 и прижимается к нему упорным подшипником 15 поджимной гайкой 16 ступицы 12, и на передней торцевой крышке 6 имеется пять цилиндрических заполнительно-выпускных окон 17, обозначенных на фиг. 1 пунктирными линиями, снабженных уплотнительными втулочными кольцами 18, поджатых гофрированными пружинами 19 к газораспределительному диску 13, а с внутренней стороны передней торцевой крышки 6 по переферии за линией наибольшего углубления впадин корпуса выполнены камеры сгорания 20/ часть которых 20 а находится на корпусе 1/ с предварительными камерами 21, в которые вмонтированы форсунки 22, и к наружной стороне передней торцевой крышки 6 прикреплен жестко коллекторный диск 23, содержащий кольцевые впускной 24 и выпускной 25 коллекторы, имеющими соответственно впускной 26 и выпускной 27 патрубки, а газораспределительный диск 13 условной линией B₁O₁B₁ разделен на два газораспределительных полукруга, содержащих по четыре сектора тактов двигателя, которые приняты равными по 45^o без учета их взаимного перекрытия: B₁O₁B₂ - сектор расширения, B₂O₁B₃ - сектор выпуска, B₃O₁B₄ - сектор впуска, B₄O₁B₁ - сектор сжатия, и на газораспределительном диске 13 в секторе выпуска имеются выпускные отверстия 28, а в секторе впуска - впускные отверстия 29, которые соединены в каждом газораспределительном полукруге каналами сообщения 30, выполненными на стороне газораспределительного диска 13 обращенной к передней торцевой крышке 6/показанные на фиг. 1 пунктирными линиями, как невидимые/ и которые при тактах выпуска и впуска сообщаются в заполнительно-выпускными окнами 17 рабочих камер: K₁, K₂, K₃, K₄ и K₅ и обеспечивают соответственно выпуск отработанных газов, показанных стрелками 31, или впуск в них воздуха /рабочей смеси/, отраженного стрелками 32, и радиальное уплотнение этих рабочих камер обеспечивается при установке в выступах полости корпуса 1 уплотнительных радиальных пластин 33, контактирующих с ротором 2, а их торцевое уплотнение осуществляется при установке в переднюю 6 и заднюю 7 торцевые крышки торцевых дуговых уплотнительных пластин 34 и при размещении в них через 72^o на лучах, проведенных из центра O₁ корпуса 1 через радиальные уплотнительные пластины 33, торцевых радиальных уплотнительных пластин 35 и соединительных цилиндрических сухариков 36 и поджатии их всех гофрированными пружинами 37 к торцам ротора 2, при это торцевые радиальные уплотнительные пластины 35 одним концом прижимаются к торцам уплотнительных радиальных пластин 33, а газораспределительный диск 13 имеет шестерню 38 с внутренними зубьями, которая через промежуточную шестерню 39, установленную свободно на оси 40 коллекторного диска 23, соединяется с шестерней 41 эксцентрикового вала 4, причем отношение диаметров делительных окружностей шестерен 41 и 38 равно 1:4, и на эксцентриковом валу 4 установлены противовесы 42, закрытые крышками противовесов 43 с уплотнителями 44, и на заднем конце эксцентрикового вала 4 имеются шлицы для съема мощности, а на переднем его конце выполнены шлицы 46 для установки привода вспомогательных агрегатов.

Двигатель работает следующим образом.

При вращении эксцентрикового вала 4 в направлении стрелки C₁ вокруг своего центра O₁, ротор 2 вращается в четыре раза медленнее в противоположном направлении, показанном на фиг. 1 стрелкой C₂. На фиг. 1 и фиг. 2 отражен момент, когда в рабочей камере K₁ завершилось сжатие воздуха и в этом время форсунки 22 в него впрыскивается топливо и воспламеняется, а при дальнейшем повороте ротора 2 в направлении по стрелке C₂, через рабочую камеру K₁ проходит сектор расширения B₁O₁B₂ газораспределительного диска 13 и поэтому в этой камере происходит расширение горячих газов, давление которых через ротор 2 передается на эксцентрик 5 и последний поворачивается в направлении C₁, обеспечивая вращение эксцентрикового вала 4, с которым он выполнен заодно.

На фиг. 1 отражено, что из рабочей камеры К₂ производится выпуск отработанных газов 31, которые выходят через заполнительно-выпускное окно 17 в канал сообщения 30 сектора выпуска B₂O₁B₃ газораспределительного диска 13 и через выпускные отверстия 28 последнего попадают в кольцевой выпускной коллектор 25.

На фиг. 1 показано, что в рабочей камере K₃ через заполнительно-выпускное окно 17 уже прошел сектор выпуска B₃O₁B₄ газораспределительного диска 13 и подошел его сектор сжатия B₄O₁B₁ и следовательно в этой камере началось сжатие воздуха.

Из фиг. 1 видно, что через рабочую камеру K₄ еще проходит сектор расширения B₁O₁B₂ газораспределительного диска 13 и следовательно в ней продолжается расширение горячих газов.

Из фиг. 1 видно, что через рабочую камеру K₅ проходит сектор выпуска B₃O₁B₄ газораспределительного диска 13 и его канал сообщения 30 с впускными отверстиями 29 проходит над заполнительно - выпускным окном 17, через которое производится впуск воздуха 32 в эту рабочую камеру из кольцевого впускного коллектора 24.

Как видно из фиг. 1 при вращении ротора 2, в направлении, показанном стрелкой C₂, его вершины последовательно заходят во впадины полости корпуса 1 и при помощи газораспределительного диска 13 в рабочих камерах K₁, K₂, K₃, K₄ и K₅ совершаются четыре такта, в рабочие такты происходят в таком порядке в камера: K₁, K₃, K₅, K₂ и K₄, что равнозначно пятицилиндровому четырехтактному двигателю, в котором за два оборота выходного вала совершается пять рабочих тактов. Газораспределительный диск 13 вращается с оборотами ротора 2 и в том же направлении, а значит он вращается тоже в четыре раза медленнее эксцентрикового вала 4 и поэтому диаметр делительной окружности шестерни 41 последнего меньше в четыре раза по сравнению с шестерней 38 распределительного вала 13, а следовательно диаметр промежуточной шестерни 39 в полтора раза меньше по сравнению с шестерней 41 эксцентрикового вала 4.

Роторный двигатель внутреннего сгорания имеет хорошие технико-экономические показатели. В нем достигается хороший газообмен при помощи газораспределительного диска, помещающегося снаружи передней торцевой крышки и происходит выпуск горячих отработанных газов, минуя ротор, по периферии передней торцевой крышки, что исключает перегрев ротора и выгорание масла в опорных подшипниках ротора и эксцентрикового вала и это предупреждает их быстрое разрушение и способствует повышению надежности и долговечности двигателя. В двигателе выполнено простое и эффективное в работе торцевое уплотнение, способствующее снижению затрат при изготовлении и повышению экономичности двигателя.

Формула изобретения

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус с пятивершинной эпитрохоидной полостью и соответствующий ей четырехвершинный ротор, эксцентриковый вал, переднюю торцевую крышку и заднюю торцевую крышку, отличающийся тем, что на передней торцевой крышке по ее периферии за линией наибольшего углубления впадин корпуса выполнены камеры сгорания с предварительными камерами и заполнительно-выпускные окна, снабженные с наружной стороны уплотнительными втулочными кольцами, и с наружной ее стороны на ее ступице на подшипниках установлен газораспределительный диск, имеющий шестерню с внутренними зубьями, соединенную через промежуточную шестерню с шестерней эксцентрикового вала, имеющей наружные зубья при диаметре делительной окружности, меньшем в четыре раза по сравнению с шестерней газораспределительного диска, вмещающих два газораспределительных полукруга, содержащих по четыре сектора тактов двигателя по 45^o, и в секторах выпуска и впуска имеются соответственно выпускные и впускные отверстия, объединенные каналами сообщения, выполненными на его стороне, обращенной к заполнительно-выпускным окнам, снабженным с наружной стороны уплотнительными втулочными кольцами, поджатыми к ней пружинами.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что торцевое уплотнение между ротором и торцевыми крышками осуществляется при установке в переднюю и заднюю торцевые крышки дуговых уплотнительных пластин и при размещении в них через 72^o на лучах, проведенных из центра корпуса через радиальные уплотнительные пластины, торцевых радиальных уплотнительных пластин и соединительных цилиндрических сухариков и поджатии их всех пружинами к торцам ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2