Би-ротативный двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением
Владельцы патента RU 2503833:
Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "Глобальные энергетические системы" (ООО "КБ "ГЭС") (RU)
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к ротативным двигателям внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить экономичность и мощность двигателя при уменьшении металлоемкости и гироскопических моментов вращающихся частей. Би-ротативный двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением содержит неподвижный кожух, вращающийся блок цилиндров, состоящий из корпуса с цилиндрами, в которых расположены поршни, систему зажигания и систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы. Двигатель выполнен с двумя валами отбора мощности с вращением последних в противоположные стороны, корпус блока цилиндров выполнен цилиндрическим или в виде многогранной призмы, цилиндры расположены на наружной боковой поверхности корпуса блока цилиндров, поршни посредством пальцев и толкателей соединены с вращающимися на эксцентриковом валу кольцеобразным элементом или выполненных на нем приливах, при этом кольцеобразный элемент выполнен с двумя или четырьмя зигзагообразными эксцентриковыми элементами синхронизации, размещенными своей верхней частью в кольцеобразном элементе или выполненных на кольцеобразном элементе дополнительных приливах, а нижней частью - в нижней крышке корпуса блока цилиндров, выпускной коллектор выполнен в виде кольцевого трубопровода, размещенного на блоке цилиндров с возможностью вращения, при этом один вал отбора мощности жестко соединен с корпусом блока цилиндров и выполнен в виде пустотелого вала, через который пропущен второй вал отбора мощности, вращающийся в противоположную строну относительно первого вала отбора мощности и жестко соединенный с эксцентриковым валом. 6 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания, в частности к би-ротативным двигателям внутреннего сгорания с двумя валами отбора мощности с разным направлением их вращения, и может использоваться в качестве силовых установок различных машин, преимущественно в качестве двигателя для транспортных средств.
Известен ротативный двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий неподвижный кожух, вращающийся блок цилиндров, состоящий из монолитного цилиндрического корпуса, в котором выполнены цилиндры, в каждом из которых расположен поршень, соединенный с эксцентриковым валом отбора мощности, систему зажигания и систему отвода выхлопных газов (см. патент US №3991728, кл. F02B 57/00, 16.11.1976).
Выполнение монолитного цилиндрического вращающегося корпуса блока цилиндров приводит к резкому увеличению веса ротативного двигателя, что сужает область его использования.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является би-ротативный двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий неподвижный кожух, вращающийся блок цилиндров, состоящий из корпуса с цилиндрами, в которых расположены поршни, систему зажигания и систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы (см. патент US №44625683, кл. F02B 57/00, 02.121986).
В данном би-ротативном двигателе предусмотрена возможность выполнения нескольких валов отбора мощности. Однако выполнение дополнительных валов отбора мощности, соединенных через зубчатую передачу с эксцентриковым валом приводит к увеличению габаритов и веса двигателя при уменьшении его надежности.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является получение оптимизация конструкции би-ротативного двигателя внутреннего сгорания.
Технический результат заключается в том, что достигается повышение экономичности и мощности двигателя при уменьшении металлоемкости и гироскопических моментов вращающихся частей.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что би-ротативный двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением содержит неподвижный кожух, вращающийся блок цилиндров, состоящий из корпуса с цилиндрами, в которых расположены поршни, систему зажигания и систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы, при этом двигатель выполнен с двумя валами отбора мощности с вращением последних в противоположные стороны, корпус блока цилиндров выполнен цилиндрическим или в виде многогранной призмы, цилиндры расположены на наружной боковой поверхности корпуса блока цилиндров, поршни посредством пальцев и толкателей соединены с вращающимся на эксцентриковом валу кольцеобразным элементом или выполненных на нем приливах, при этом кольцеобразный элемент выполнен с двумя или четырьмя зигзагообразными эксцентриковыми элементами синхронизации, размещенными своей верхней частью в кольцеобразном элементе или выполненных на кольцеобразном элементе приливах, а нижней частью - в нижней крышке корпуса блока цилиндров, выпускной коллектор выполнен в виде кольцевого трубопровода, размещенного на блоке цилиндров с возможностью вращения, при этом один вал отбора мощности жестко соединен с корпусом блока цилиндров и выполнен в виде пустотелого вала, через который пропущен второй вал отбора мощности, вращающийся в противоположную сторону относительно первого вала отбора мощности и жестко соединенный с эксцентриковым валом.
Сочетание указанных выше признаков позволило создать би-ротативный двигатель с высокими весогабатиными характеристиками, поскольку позволило исключить какие-либо зубчатые передачи для организации вращения двух валов отбора мощности в противоположные стороны. Кроме того вращение в противоположную стороны эксцентрикового вала и блока цилиндров позволило уменьшить гироскопические моменты вращающихся частей, что в свою очередь позволило уменьшить динамические нагрузки на металл при работе би-ротативного двигателя внутреннего сгорания и в сочетании с эффективным воздушным охлаждением цилиндров позволило увеличить его мощность без увеличения его металлоемкости.
На фиг.1 представлен вид сбоку на би-ротативный двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.
На фиг.2 вид сверху на блок цилиндров би-ротативного двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.
На фиг.3 фотография одного из вариантов выполнения блока цилиндров би-ротативного двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.
На фиг.4 представлен вариант выполнения кольцеобразного элемента с приливами для соединения с толкателями поршней и зигзагообразными эксцентриковыми элементами синхронизации.
На фиг.5 показан продольный разрез выпускного коллектора, выполненного в виде кольцевого трубопровода.
На фиг.6 представлена фотография би-ротативного двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.
Би-ротативный двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением содержит неподвижный кожух 1, вращающийся блок цилиндров 2, состоящий из корпуса 3 с цилиндрами 4, в которых расположены поршни 5, систему зажигания 6 и систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора 7, окна 8 и трубы 9. Двигатель выполнен с двумя валами 10 и 11 отбора мощности с вращением последних в противоположные стороны. Корпус 3 блока цилиндров 2 выполнен цилиндрическим или в виде многогранной призмы. Цилиндры 4 расположены на наружной боковой поверхности корпуса 3 блока цилиндров 2. Поршни 5 посредством пальцев 12 и толкателей 13 соединены с вращающимся на эксцентриковом валу 14 кольцеобразным элементом 15 или выполненных на нем приливах 16. Кольцеобразный элемент 15 выполнен с двумя или четырьмя зигзагообразными эксцентриковыми элементами 17 синхронизации (на чертежах представлен вариант с двумя зигзагообразными эксцентриковыми элементами 17 синхронизации), размещенными своей верхней частью в кольцеобразном элементе 15 или выполненных на кольцеобразном элементе 15 дополнительных приливах 18, а нижней частью - в нижней крышке 19 корпуса 3 блока цилиндров 2. Выпускной коллектор 7 выполнен в виде кольцевого трубопровода, размещенного на блоке цилиндров 2 с возможностью вращения. Один вал 10 отбора мощности жестко соединен с корпусом 3 блока цилиндров 2 и выполнен в виде пустотелого вала, через который пропущен второй вал 11 отбора мощности, вращающийся в противоположную сторону относительно первого вала 10 отбора мощности и жестко соединенный с эксцентриковым валом 14.
Би-ротативный двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением работает следующим образом.
При включении стартера 20 системой зажигания 6 с начинает вращаться блок цилиндров 2, эксцентриковый вал 14 во время запуска остается заторможенным.
Топливо насосом 21 подается в карбюратор 22 системы подачи топливной смеси, при этом воздух нагнетается турбо компрессором 23 и через воздухопровод 24 поступает в карбюратор 22, а образовавшаяся рабочая смесь через впускной коллектор 25 и окно в цилиндре 4, поступает в цилиндр 4.
При вращении блока цилиндров 2 в последних последовательно происходит сжатие рабочей смеси. В момент максимального сжатия рабочей смеси цилиндр 4 находится напротив системы зажигания 6. В этот момент сигнал постоянного магнита снимается датчиком и подается на коммутатор (не показаны на чертежах) и на катушку зажигания системы зажигания 6, при этом происходит искрообразование и в цилиндре 4 зажигается рабочая смесь, создается высокое давление газов, которая передается на поршень 5, соединенный с толкателем 13, посредством которого это давление передается на кольцеобразный элемент 15, расположенный на эксцентриковом валу 14, и блок цилиндров 2 начинает вращаться. При вращении блока цилиндра 2 открывается окно 8, через которое выхлопные газы поступают через трубу 9 в выпускной коллектор 7, и далее из последнего истекают через выпускное окно или окна (не показаны на чертежах) в окружающую среду. При вращении выпускного коллектора 7 вместе с блоком цилиндров 2 выхлопные газы удаляются из выпускного коллектора принудительного под действием центробежной силы, т.е. создается эффект центробежного выброса отработавших газов, что позволяет создать разрежения (вакуум) на входе в выпускной коллектор 7 выхлопных газов из цилиндров 4. Аналогичным образом последовательно происходит сжатие рабочей смеси и ее сжигание в других цилиндрах 4. После одного оборота блока цилиндров 2 цикл повторяется. Последовательное воздействие толкателей 13 через кольцеобразный элемент 15 на эксцентриковый вал 14 вызывает его вращение в сторону противоположную вращению блока цилиндров 2. Вращение эксцентрикового вала 14 передается валу 11 отбора мощности, а вращение блока цилиндров 2 передается валу 10 отбора мощности.
Зигзагообразные эксцентриковые элементы 17 синхронизации обеспечивают синхронизацию вращения блока цилиндра 2 и кольцеобразного элемента 15.
Данное изобретение может быть использовано при создании различного рода транспортных средств, в первую очередь летательных аппаратов.
Би-ротативный двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий неподвижный кожух, вращающийся блок цилиндров, состоящий из корпуса с цилиндрами, в которых расположены поршни, систему зажигания и систему отвода выхлопных газов, состоящую из выпускного коллектора, окна и трубы, отличающийся тем, что двигатель выполнен с двумя валами отбора мощности с вращением последних в противоположные стороны, корпус блока цилиндров выполнен цилиндрическим или в виде многогранной призмы, цилиндры расположены на наружной боковой поверхности корпуса блока цилиндров, поршни посредством пальцев и толкателей соединены с вращающимися на эксцентриковом валу кольцеобразным элементом или выполненными на нем приливами, при этом кольцеобразный элемент выполнен с двумя или четырьмя зигзагообразными эксцентриковыми элементами синхронизации, размещенными своей верхней частью в кольцеобразном элементе или выполненных на кольцеобразном элементе дополнительных приливах, а нижней частью - в нижней крышке корпуса блока цилиндров, выпускной коллектор выполнен в виде кольцевого трубопровода, размещенного на блоке цилиндров с возможностью вращения, при этом один вал отбора мощности жестко соединен с корпусом блока цилиндров и выполнен в виде пустотелого вала, через который пропущен второй вал отбора мощности, вращающийся в противоположную строну относительно перового вала отбора мощности и жестко соединенный с эксцентриковым валом.
