Роторный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с цилиндрической полостью, крышки 2 и 3, вал 4, ротор 6, камеру сгорания 8, заслонку 9, компрессор, системы подачи топлива и зажигания. Крышки 2 и 3 закреплены на корпусе 1. Вал 4 закреплен в крышках 2 и 3 по центру полости корпуса 1 посредством подшипников. Ротор 6 закреплен на валу 4, выполнен в виде диска цилиндрической формы и содержит вырез, образующий замкнутую, увеличивающуюся при вращении ротора 6 рабочую камеру. Полость корпуса 1 ограничена поверхностями выреза в роторе 6, цилиндрической поверхностью полости корпуса 1, внутренними плоскостями крышек 2 и 3 и поверхностью заслонки 9. Камера сгорания 8 содержит канал 16 для подачи рабочей смеси в камеру сгорания 8 и канал 17 для выхода горящей смеси из нее. Заслонка 9 постоянно поджата к наружной поверхности ротора 6 пружиной 10. Поворотная заслонка 9 содержит внутреннюю расточку, поверхностью которой заслонка 9 охватывает корпус камеры сгорания 8 и закреплена на нем с возможностью поворота. Поворотная заслонка 9 содержит сквозной канал 19 или несколько сквозных каналов, входящих в полость расточки со стороны рабочей камеры. Техническим результатом является упрощение конструкции, снижение шумности, повышение экономичности и надежности двигателя. 3 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания.
Известен ряд роторных двигателей, которые могли бы послужить в качестве прототипа для предлагаемого изобретения (патенты России: №№2411377, 2360135, 2161708, 2527808, 2193676, 2478803).
Наиболее близким по технической сущности является роторный двигатель внутреннего сгорания (патент России №2193676, МПК7, F02B 53/08, 2002 г.), содержащий корпус 1 (Фиг. 1) с цилиндрической полостью, крышки 2 и 3, закрепленные на корпусе 1, вал 4, закрепленный в крышках 2 и 3 по центру полости корпуса посредством подшипников 5 (Фиг. 2) с возможностью вращения, ротор 6 (в прототипе - ротор турбины), закрепленный на валу 4, выполненный в виде диска цилиндрической формы, содержащий паз, образующий замкнутую рабочую камеру расширения при вхождении его в цилиндрическую полость корпуса 1, ограниченную поверхностью выреза в роторе 6, цилиндрической поверхностью полости корпуса 1, внутренними плоскостями крышек 2, 3 и поверхностью заслонки 9, увеличивающуюся при вращении ротора 6, камеру сгорания 8, содержащую канал 16 для подачи рабочей смеси в камеру сгорания 8 и канал 17 для выхода горящей смеси из нее, заслонку 9, постоянно поджатую к наружной поверхности ротора 6 пружиной 10, компрессор, систему подачи топлива, систему зажигания.
Недостатками устройства являются: сложность конструкции при недостаточной эффективности вследствие того, что конструкция компрессора неоправданно сложна. Плоская заслонка, поджатая к ротору турбины, во время рабочего хода двигателя создает значительные давления на обе стенки паза в корпусе, в котором она размещена, что затрудняет ее перемещение ротором, газораспределительный механизм с зубчатой передачей при сложности конструкции имеет низкую надежность. Все это делает конструкцию устройства технологически сложной, громоздкой, недостаточно надежной. Устройство имеет много общих с заявляемым устройством признаков, главным из которых является тот, что устройство содержит роторную турбину и компрессор.
Целью изобретения является создание простого по конструкции, экономичного, бесшумного и надежного роторного двигателя без недостатков, указанных выше, который найдет широкое применение, преимущественно, в оснащении велосипедов и другого педального транспорта, а также для других целей.
Указанная цель достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с цилиндрической полостью, крышки, закрепленные на корпусе, вал, закрепленный в крышках по центру полости корпуса посредством подшипников с возможностью вращения, ротор, закрепленный на валу, выполненный в виде диска цилиндрической формы, содержащий вырез, образующий замкнутую, увеличивающуюся при вращении ротора рабочую камеру при вхождении его в цилиндрическую полость корпуса, ограниченную поверхностями выреза в роторе, цилиндрической поверхностью полости корпуса, внутренними плоскостями крышек и поверхностью заслонки, камеру сгорания, содержащую канал для подачи рабочей смеси в камеру сгорания и канал для выхода горящей смеси из нее, заслонку, постоянно поджатую к наружной поверхности ротора пружиной, компрессор, систему подачи топлива, систему зажигания, поворотная заслонка содержит внутреннюю расточку, поверхностью которой указанная заслонка охватывает корпус камеры сгорания и закреплена на нем с возможностью поворота, сквозной канал или несколько сквозных каналов, входящих в полость расточки со стороны рабочей камеры двигателя.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:
Фиг. 1 - роторный двигатель внутреннего сгорания, согласно изобретению, в разрезе по оси вала;
Фиг. 2 - то же, что и на Фиг. 1, вид со стороны крышки в момент начала рабочего хода;
Фиг. 3 - то же, что и на Фиг. 1, начало накачки камеры сгорания рабочей смесью.
Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 (Фиг. 1) с цилиндрической полостью, который содержит на торце вырез с вогнутой цилиндрической или иной формы фигуры вращения поверхностью, крышки 2 и 3, закрепленные на корпусе 1, вал 4, закрепленный в крышках 2 и 3 по центру полости корпуса посредством подшипников 5 с возможностью вращения, ротор 6, закрепленный на валу 4 посредством шпонки 7, камеру сгорания 8 (Фиг. 2), заслонку 9, постоянно поджатую к наружной поверхности ротора пружиной 10 кручения.
Ротор 6 (Фиг. 2) выполнен в виде диска цилиндрической формы, содержит вырез, образующий замкнутую рабочую камеру при вхождении его в цилиндрическую полость корпуса 1, ограниченную поверхностями выреза в роторе 6, цилиндрической поверхностью полости корпуса 1, внутренними плоскостями крышек 2, 3 и поверхностью заслонки 9.
В качестве компрессора роторный двигатель содержит пневмоцилиндр 11 (Фиг. 1) (как вариант, гарантированно обеспечивающий компрессию на малых оборотах двигателя), работающий в режиме насоса, с приводом от вала 4 посредством кривошипно-шатунного механизма, содержащего кривошип 12, закрепленный на конце вала 4 с внешней стороны крышки 2, на пальце 13 которого закреплен шток 14 пневмоцилиндра 11 с возможностью поворота.
Корпус пневмоцилиндра 11 закреплен с возможностью поворота на крышке 2 посредством оси на кронштейне (не показаны). Звездочка 15 с шагом приводной цепи велосипеда (как вариант) закреплена на другом конце вала 4, выступающем за крышку 3. Свеча зажигания (не показана) размещена на торце камеры сгорания 8 (Фиг. 2).
Роторный двигатель содержит систему подачи топлива, систему зажигания (не показаны) на базе пьезоэлемента. Камера сгорания 8 содержит обратный клапан (не показан) в канале 16 для подачи рабочей смеси, соединенном с полостью пневмоцилиндра, размещена за корпусом 1 со стороны выреза в нем между крышками 2, 3 и неподвижно закреплена к ним с возможностью регулировки углового положения канала 17 для выхода горящей смеси. При этом корпус камеры сгорания 8 является осью поворота заслонки 9, которая содержит цилиндрическую (как вариант) расточку, охватывающую корпус камеры сгорания 8, и размещена на нем с возможностью поворота.
Поворотная заслонка 9 торцом 18 примыкает к поверхности выреза в корпусе 1, содержит канал 19 или несколько каналов в виде сквозных отверстий, входящих в полость расточки со стороны рабочей камеры 20. Ротор 6 содержит наружную цилиндрическую поверхность, удерживающую заслонку 9 в верхнем положении, при котором канал 19 заслонки 9 и канал 17 камеры сгорания 8 для выхода горящей смеси не совмещены, что обеспечивает условие для накачки камеры сгорания 8 рабочей смесью, и цилиндрическую поверхность выреза, удерживающую заслонку 9 в нижнем положении, при котором канал 19 заслонки 9 и канал 17 камеры сгорания 8 для выхода горящей смеси совмещены, что обеспечивает выход горящей смеси из камеры сгорания 8 в рабочую камеру 20 двигателя.
Устройство работает следующим образом. При вращении вала 4 (Фиг. 2) двигателя, в данном случае - по часовой стрелке, посредством педалей велосипеда - от приводной цепи велосипеда через звездочку 15 или иным способом, вращается ротор 6. При определенном положении ротора 6 заслонка 9 переходит в верхнее положение, когда пятка заслонки 9 (Фиг. 3) начинает скользить по наружной поверхности ротора 6, при этом сквозные каналы 19 заслонки не совмещены с выпускным каналом 17 камеры сгорания 8. С этого момента начинается накачка камеры сгорания рабочей смесью до рабочего давления посредством пневмоцилиндра 11 (Фиг. 1). Кривошип 12 привода пневмоцилиндра 11 установлен на валу двигателя таким образом, что в пневмоцилиндре с этого момента происходит сжатие рабочей смеси, которая поступает в камеру сгорания 8 (Фиг. 3) через обратный клапан в канале 16, посредством которого сжатая смесь запирается в камере сгорания 8. При достижении положения ротора, когда пятка заслонки 9, прилегающая к ротору, окажется близко к вырезу ротора 6, происходит воспламенение рабочей смеси. При нижнем положении заслонки (Фиг. 2), когда заслонка начинает скользить по цилиндрической поверхности выреза ротора, образуется рабочая камера 20, при этом каналы 19 заслонки 9 совмещены с каналом 17 на цилиндрической поверхности камеры сгорания, и горящая смесь поступает из камеры сгорания 8 в рабочую камеру 20. Газы давят на поверхность перехода между цилиндрическими поверхностями ротора и на заслонку. Так как заслонка 9 запирает рабочую камеру 20, вращается ротор 6 (рабочий ход). Таким образом, заслонка выполняет одновременно и задачу газораспределения. Выхлоп отработавших газов происходит, когда вырез в роторе выйдет за пределы корпуса 1 двигателя. Всасывание рабочей смеси в полость пневмоцилиндра 11 (Фиг. 1), содержащего обратный клапан (не показан) происходит во время рабочего хода, при этом рабочая смесь образуется при прохождении окружающего воздуха через карбюратор (не показан). Рабочий цикл двигателя (всасывание - сжатие - рабочий ход - выхлоп) реализуется за один оборот вала.
Конструкция двигателя позволяет сделать его практически бесшумным, поскольку длина выреза в роторе и длина цилиндрической поверхности полости корпуса могут быть достаточными, чтобы довести давление отработавших газов в рабочей камере к моменту выхлопа до атмосферного давления.
Принцип работы и конструкция двигателя при использовании его в педальном транспорте, в частности на велосипеде, позволяют обойтись без органов управления двигателем и реализовать идею - «крутишь педали - работает двигатель, не крутишь - не работает, с какой скоростью крутишь, с такой скоростью и работает», что не меняет привычные навыки велосипедиста, особенно важные для детей. Обеспечивается это тем, что двигатель в данном случае имеет сравнительно небольшую мощность, работает на малых оборотах, обладает малой инерцией, при этом половина оборота вала приходится на накачку камеры сгорания рабочей смесью, что позволяет замедлить или остановить работу двигателя в этот момент педалями, поскольку вал двигателя посредством звездочки на валу двигателя и приводной цепи велосипеда связан с педалями. Карбюратор отрегулирован на определенное соотношение смеси.
Изобретение может найти применение в моторостроении, так как может быть взято за основу для создания однороторного двигателя внутреннего сгорания, преимущественно для велосипедов и другого педального транспорта. Особенности конструкции и малое количество деталей предполагают его высокую надежность, малый вес, бесшумность, малое потребление топлива и сравнительно низкую стоимость.
Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндрической полостью, крышки, закрепленные на корпусе, вал, закрепленный в крышках по центру полости корпуса посредством подшипников с возможностью вращения, ротор, закрепленный на валу, выполненный в виде диска цилиндрической формы, содержащий вырез, образующий замкнутую, увеличивающуюся при вращении ротора рабочую камеру при вхождении его в цилиндрическую полость корпуса, ограниченную поверхностями выреза в роторе, цилиндрической поверхностью полости корпуса, внутренними плоскостями крышек и поверхностью заслонки, камеру сгорания, содержащую канал для подачи рабочей смеси в камеру сгорания и канал для выхода горящей смеси из нее, заслонку, постоянно поджатую к наружной поверхности ротора пружиной, компрессор, систему подачи топлива, систему зажигания, отличающийся тем, что поворотная заслонка содержит внутреннюю расточку, поверхностью которой указанная заслонка охватывает корпус камеры сгорания и закреплена на нем с возможностью поворота, сквозной канал или несколько сквозных каналов, входящих в полость расточки со стороны рабочей камеры двигателя.
