Бескривошипный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания гаха

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям. Техническим результатом является повышение экономичности и экологичности двигателя при уменьшении его массогабаритных характеристик. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит ротор, корпус, по образующей которого скользит поршень с уплотнениями, образуя в определенных секторах корпуса камеры расширения и сжатия. Согласно изобретению в корпусе установлено до шести поршней с возможностью качания вокруг оси, параллельной оси вала двигателя. Причем оси поршней равноудалены от оси вала двигателя, а точки касания поршня с корпусом двигателя равноудалены от оси поршня. При этом бескривошипный ротор выполнен таким образом, что расстояние от оси вала до оси поршня выбрано от 0,5 до 1 минимального расстояния от оси вала двигателя до корпуса. 2 ил.

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в автомобилестроении, судостроении, авиастроении и в виде движителя для пневмоинструмента.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, состоящий из механизма качающихся лопастей, узла уплотнения качающихся лопастей и подшипника опоры качающихся лопастей, например патент №2159342 МКИ F 02 B. Прототипом заявленного роторно-поршневого двигателя является двигатель Ванкеля, содержащий корпус, ротор и кривошипный механизм, обеспечивающий движение ротора по эпитрохоидной поверхности корпуса. Недостатками как аналогов, так и прототипа являются сложность механизма двигателя, узла уплотнения и самого устройства.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение экономичности и экологичности двигателя при уменьшении массо-габаритных характеристик.

Указанные задачи обеспечиваются тем, что в корпус установлено до шести поршней с возможностью качания вокруг оси, параллельной оси вала двигателя, причем оси поршней равноудалены от оси вала двигателя и жестко соединены между собой, а точки касания поршня с корпусом двигателя равноудалены от оси поршня, при этом бескривошипный ротор выполнен таким образом, что расстояние от оси вала до оси поршня выбрано от 0,5 до 1, а длина поршня около 0,8 минимального расстояния от оси вала двигателя до корпуса. Увеличение плеча крутящего момента достигается тем, что камеры расширения и сжатия максимально разнесены относительно оси вала двигателя. Отсутствие кривошипного механизма позволяет уменьшить массо-габаритные характеристики двигателя. Увеличение плеча крутящего момента позволяет с меньшими затратами энергии получить более высокие мощностные характеристики и, соответственно, обеспечивает более высокую экономичность и экологичность предлагаемого двигателя. Возможность отключения одной из рабочих камер при установившихся режимах работы двигателя обеспечивает дополнительный резерв экономии топлива. Отсутствие в составе двигателя сложных деталей обеспечивает технологичность его изготовления.

На Фиг.1 показана конструкция предлагаемого двигателя. На Фиг.2 показан вид сбоку. Двигатель содержит корпус 1, в котором установлен вал 2 в подшипниках 3. Уплотнения 4 размещены на поршне 5. В корпусе 1 установлено до шести поршней 5 с возможностью качания вокруг оси 6, параллельной оси вала 2 двигателя, причем оси 6 поршней 5 равноудалены от оси вала 2 двигателя и жестко закреплены между собой, а точки касания поршня 5 с корпусом 1 двигателя равноудалены от оси 6 поршня 5, при этом бескривошипный ротор выполнен таким образом, что расстояние от оси вала 2 до оси 6 поршня выбрано от 0,5 до 1, а длина поршня 5 около 0,8 минимального расстояния от оси вала 2 двигателя до корпуса 1. На корпусе 1 установлен впускной коллектор 7 с карбюратором 8 и воздушным фильтром 9. На впускном коллекторе 7 может быть установлен переключающий элемент 10 для обеспечения возможности отключения одной из рабочих камер. Поршень 5, постоянно прикасаясь двумя крайними точками к корпусу 1, скользит по образующей корпуса 1, образуя в определенных секторах корпуса 1 камеры расширения и сжатия.

Работа предлагаемого двигателя происходит следующим образом. При повороте вала 2 из положения от ϕ=0° до ϕ=45° обеспечивается такт впуска топливовоздушной смеси. При повороте вала 2 от ϕ=45° до ϕ=90° - такт сжатия и зажигания топливовоздушной смеси. При повороте вала 2 от ϕ=90° до ϕ=135° обеспечивается такт расширения. При повороте вала 2 от ϕ=135° до ϕ=180° обеспечивается такт выпуска отработавших газов. Стрелками на чертеже показано направление впуска топливовоздушной смеси и выпуска отработавших газов. Мертвые точки поршень 5 проходит при углах ϕ поворота вала 2, равных 0°, 45°, 90°, 135°, 180°. При двух рабочих камерах и при установке в двигатель до шести поршней 5 за один оборот вала 2 обеспечивается до 12 рабочих циклов. Камеры расширения и сжатия двигателя образуются следующим образом: при движении задней по ходу движения точки касания поршня 5 с корпусом 1 по горизонтали передняя по ходу движения точка касания поршня 5 с корпусом 1 движется по криволинейной траектории, причем после прохождения мертвой точки передняя точка касания движется по вертикали, а задняя точка касания движется по той же самой криволинейной траектории. Возможность отключения одной из рабочих камер двигателя обеспечивается переключающим элементом 10, который осуществляет подачу топливовоздушной смеси из карбюратора 8 или подачу воздуха из воздушного фильтра 9.

При выполнении бескривошипного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания в соответствии с изобретением, повышение технических и эксплуатационных характеристик достигается за счет:

а) образования рабочих циклов при отсутствии кривошипного механизма, что подтверждено конструкторскими проработками и изготовлением крупномасштабной модели;

б) увеличения крутящего момента при уменьшении объема рабочих камер, так как максимальное разнесение поршней относительно оси вала двигателя позволяет увеличить плечо крутящего момента. Сравнительная характеристика предлагаемого двигателя с широко используемым поршневым двигателем показывает, что при габаритных размерах корпуса 200×200 мм, плечо крутящего момента равно 100 мм, тогда как в поршневом двигателе плечо составляет 35-40 мм, а объем предлагаемого двигателя меньше по сравнению с поршневым в 4,4 раза при одинаковом крутящем моменте;

в) возможности отключения одной из рабочих камер при установившихся режимах работы двигателя посредством переключателя, обеспечивающего впуск в рабочую камеру топливовоздушной смеси или впуск воздуха из воздушного фильтра, обеспечивая на этих режимах экономию топлива;

г) упрощения конструкции и применения несложных деталей, при этом предложенная конструкция обеспечивает уменьшение массо-габаритных характеристик и технологичность изготовления двигателя;

д) упрощения смазки взаимодействующих деталей двигателя, так как предложенная конструкция двигателя обеспечивает возможность подавать смазку в зону трения уплотнений поршня с корпусом двигателя, например с помощью форсунок;

е) повышения надежности уплотнения поршня с корпусом за счет уменьшения периметра уплотнения.

Бескривошипный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий ротор, корпус, по образующей которого скользит поршень с уплотнениями, образуя в определенных секторах корпуса камеры расширения и сжатия, отличающийся тем, что в корпусе установлено до шести поршней с возможностью качания вокруг оси, параллельной оси вала двигателя, причем оси поршней равноудалены от оси вала двигателя, а точки касания поршня с корпусом двигателя равноудалены от оси поршня, при этом бескривошипный ротор выполнен таким образом, что расстояние от оси вала до оси поршня выбрано от 0,5 до 1 минимального расстояния от оси вала двигателя до корпуса.