роторный двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий 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 полуовал-газораспределителя и имеющий по торцам большие и малые маслосъемные кольца и торцевое уплотнение по периферии, радиальное уплотнение, выполненное в виде установленных в выступах полости радиальных уплотнительных пластин, и механизм синхронизации планетарного движения ротора и вращения эксцентрикового вала, отличающийся тем, что механизм синхронизации выполнен в виде расположенного на одном из торцов ротора овального синхронизирующего паза с малой радиальной поверхностью, эквидистантной радиальной эпитрохоидной поверхности ротора, и трех роликов, установленных свободно на осях, запрессованных в торцевую крышку, с возможностью кинематической связи с пазом ротора и расположенных один относительно другого через 120^o на лучах, проведенных из центра корпуса через радиальные уплотнительные пластины.

Описание изобретения к патенту

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

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с трехвершинной эпитрохоидной полостью, переднюю и заднюю торцовые крышки, овальный ротор, выходной вал и шестеренчатую синхронизацию ротора и выходного вала, а на торцах овального ротора выполнены впускное и выпускное окна, соединенные соответственно с впускным и выпускным каналами ротора, выходящими на поверхность одного полуовала ротора, и к торцам ротора прикреплены газораспределительные диски (патент США N 4313961, 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 сложную систему газораспределения, обусловленную наличием газораспределительных дисков, из-за которых повышается работа трения и увеличиваются продольный размер и масса двигателя.

Известен также роторный двигатель внутреннго сгорания, содержащий 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 полуовал-газораспределителя и имеющий по торцам большие и малые маслосъемные кольца и торцовое уплотнение по периферии, радиальное уплотнение, выполненное в виде установленных в выступах полости радиальных уплотнительных пластин, и шестеренчатый механизм синхронизации планетарного движения ротора и вращения эксцетрикового вала (патент Франции N 2050093, кл. F 02 B 53/00, опубл. 1971). В этом двигателе максимальная степень сжатия может быть больше 100, что позволяет выполнять компактные камеры сгорания и улучшить сгорание топлива, в нем обеспечены постоянные усилия прижатия радиальных уплотнительных пластин к рабочей поверхности ротора, в результате чего удается достичь высокой экономичности и увеличить долговечность двигателя.

Однако выполнение в двигателе шестеренчатой синхронизации приводит к увеличению радиальных размеров ротора из-за того, что шестерня с наружными зубьями, закрепленная на роторе, должна быть больших размеров, так как через нее проходит эксцентрик эксцентрикового вала. Это приводит к увеличению габаритов и усложняет конструкцию двигателя.

Целью изобретения является упрощение механизма синхронизации вращения эксцентрикового вала и движения овального ротора и уменьшение габаритов двигателя.

Указанная цель достигается тем, что механизм синхронизации выполнен в виде расположенного на одном из торцов ротора овального синхронизирующего паза с малой радиальной поверхностью, эквидистантной радиальной эпитрохоидной поверхности ротора, и трех роликов, установленных свободно на осях, запрессованных в торцовую крышку, с возможностью кинематической связи с пазом ротора и расположенных один относительно другого через 120^о на лучах проведенных из центра корпуса через радиальные уплотнительные пластины.

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

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с трехвершинной эпитрохоидной полостью, в котором размещается овальный ротор 2, сидящий свободно на эксцентрике 3 эксцентрикового вала 4. Корпус 1 закрыт передней 5 и задней 6 торцовыми крышками. В двигателе выполнена скрытая роликовая синхронизация планетарного движения ротора 2 и вращения эксцентрикового вала 4 следующим образом: на одном из торцов овального ротора 2 выполняется овальный синхронизирующий паз 7 с малой радиальной поверхностью 8, эквидистантной радиальной эпитрохоидной поверхности ротора 2, контактирующей с тремя роликами 9, установленными свободно на осях 10, запрессованных в переднюю торцовую крышку 5, расположенными один относительно другого через 120^о на лучах, проведенных из центра О₁ корпуса 1 через радиальные уплотнительные пластины. Один полуовал ротора 2 служит поршнем, а другой - газораспределителем. Овальный синхронизирующий паз 7 на роторе 2 является одновременно впускным торцовым пазом, соединяющимся с впускным каналом ротора 11, заканчивающимся на радиальной поверхности газораспределительного полуовала впускным отверстием 12, последний на фиг. 2 показан штрихпунктирными линиями, и с другой стороны от продольной оси на радианной поверхности этого полуовала имеется выпускное отверстие 13, соединенное с выпускным каналом 14 ротора, заканчивающимся цилиндрическим окном 15. На передней торцовой крышке 5 выполнен канал 16, соединяющийся с впускным дуговым окном 17, а на задней торцовой крышке 6 - выпускной канал 18, соединяющийся с выпускным кольцевым окном 19.

С торцов на роторе 2 установлены малые круглые 20 и большие эллипсоидные или круглые 21 маслосъемные кольца, прижимаемые к торцовым крышкам 5 и 6 гофрированными пружинами 22 и 23. На торцах ротора 2 по периферии выполнены проточки 24 с косой торцовой стороной, в которые устанавливаются по две косые дуговые торцовые уплотнительные пластины 25, соприкасающиеся косой стороной с такой же стороной торцовой проточки 24, раздвигаемые косыми клиновыми торцовыми уплотнительными вставками 26 под воздействием гофрированных пружин 27. В выступах корпуса 1 установлены радиальные уплотнительные пластины 28, прижимаемые к радиальной поверхности ротора 2 гофрированными пружинами 29.

Эксцентриковый вал 4 опирается на подшипники 30 и 31, запрессованные в торцовые крышки 5 и 6. На заднем конце эксцентрикового вала 4 установлен маховик 32 с шестерней 33 маховика, а передний его конец соединен с распределителем зажигания 34.

Во впадинах корпуса 1 образованы три рабочие камеры А, В и С, в которых выполнены камеры сгорания 35, а в последних установлены свечи зажигания 36. Впуск свежей смеси в двигатель показан стрелками с ноликом 37, а выпуск отработанных газов - стрелками с крестиком 38. Корпус 1 имеет центр О₁, через который проходит эксцентриковый вал 4, эксцентрик 3 которого имеет центр О₂, в расстояние между этими центрами определяет величину эксцентриситета Е эксцентрика 3.

Двигатель работает следующим образом.

При вращении эксцентрикового вала 4 в направлении стрелки С₁ вокруг центра О₁ его эксцентрик 3 перекатывает малую радиальную синхронизирующую поверхность 8 овального синхронизирующего паза 7 ротора 2 по роликам 9 и, как следует из фиг. 1, нижний полуовал синхронизирующей малой поверхности 8 перемещается вправо, вследствие этого ротор 2 поворачивается в противоположном направлении относительно вращения эксцентрика 3 и в 2 раза медленнее, что на фиг. 1 показано стрелкой С₂. В результата этого во впадины корпуса 1 заходят поочередно то полуовал-поршень, то полуовал-газораспределитель, обеспечивающие свершение четырех тактов в рабочих камерах А, В и С. На фиг. 1 показано, что в рабочей камере А происходит сжатие рабочей смеси и ее воспламенение, а при повороте ротора 2 в направлении С₂ наблюдается расширение горячих газов, давление которых через ротор 2 передается на эксцентрик 3, последний поворачивается в направлении С₁, обеспечивая вращение эксцентрикового вала 4, с которым он выполнен заодно. В рабочую камеру В в это время впускается рабочая смесь, заходит через впускной канал 16 и впускное дуговое окно 17 передней торцовой крышки 5 и попадает через овальный паз 7 во впускной канал ротора 11 и через впускное отверстие 12 в рабочую камеру В, затем в последней происходит сжатие, совершается воспламенение рабочей смеси и следует расширение горячих газов.

На фиг. 1 отражено и то, что из рабочей камеры С производится выпуск отработанных газов, которые поступают через выпускное отверстие 13 в выпускной канал 14 ротора и выпускное цилиндрическое окно 15 последнего, попадают в выпускное кольцевое окно 19 задней торцовой крышки 6 и через выпускной канал 18 выходят из двигателя. Синхронизация планетарного движения ротора 2 и вращения эксцентрикового вала 4 основана на том принципе, что как и ротор 2, контактирующий с радиальными уплотнительными пластинами 28 корпуса 1 в трех точках, малая радиальная синхронизирующая поверхность 8 синхронизирующего паза 7 тоже контактирует с тремя роликами 9, располагающимися с радиальными уплотнительными пластинами 28 на тех же лучах, проведенных через 120^о из центра О₁ корпуса 1. В результате этого при повороте эксцентрика 3 в направлении С₁ ротор 2 вынужден вращаться в противоположном направлении С₂. Если бы отсутствовали ролики 9, то радиальные пластины 28 воспринимали бы большие нагрузки и быстро выходили из строя, что приводило бы к снижению экономичности и уменьшению долговечности двигателя. Так как ролики 9 воспринимают нагрузку от малой радиальной синхронизирующей поверхности 8, то рабочая радиальная поверхность ротора 2 не давит на радиальные уплотнительные пластины 28, поэтому последние прижимаются к радиальной поверхности ротора 2 только под действием гофрированных пружин 29, в результате в двигателе обеспечиваются надежная синхронизация и высокая работоспособность. В двигателе ротор 2 вращается в 2 раза медленнее эксцентрикового вала 4 и в противоположном направлении. Из фиг. 1 можно заключить, что большая часть нагрузки от давления газов передается через ротор 2 радиально поверхности эксцентрика 3 и поэтому не вызывает напряжения на контактирующих синхронизирующих элементах. Только меньшая часть нагрузки от давления газов передается от ротора 2 через ролики 9 на эксцентрик 3 под углом к радиальной поверхности эксцентрика 3 и как реактивная сила от последнего воспринимается контактирующими поверхностями роликов 9 и овального синхронизирующего паза 7. Поэтому это не вызывает большого напряжения последних, а значит, обеспечивается хорошая работоспособность при малых габаритах двигателя.

Роторный двигатель внутреннего сгорания имеет хорошие технико-экономические показатели. В нем выполнена надежная и простая по конструкции скрытая роликовая синхронизация движения ротора и вращения эксцентрикового вала, что приводит к уменьшению габаритов и массы двигателя и упрощает его конструкцию. В двигателе обеспечено эффективное уплотнение. В нем осуществлено постоянное сообщение впускных и выпускных окон ротора и торцовых крышек, что обеспечивает хорошее освобождение рабочих камер от отработанных газов и заполнение их рабочей смесью при осуществлении этих процессов так же, как это происходит в четырехтактных поршневых двигателях. (56) Патент Франции N 2050093, кл. F 02 B 53/00, опубл. 1971.