силовая установка с роторным двухтактным двигателем

Формула изобретения

Силовая установка с роторным двухтактным двигателем, содержащая дополнительно к двигателю роторный компрессор и их общий силовой механизм, причем двигатель и компрессор имеют цилиндрические корпусы и по два установленных в них соосных ротора с двумя лопастными поршнями у каждого, а силовой механизм имеет соосные внешний и внутренний валы, соединяющие роторы двигателя с роторами компрессора, а также два рычага с противовесами, закрепленные на валах, два шатуна, связанные с рычагами, и связанный с шатунами коленчатый вал с маховиком, отличающаяся тем, что рычаги с противовесами и шатуны расположены между двигателем и компрессором рядом друг с другом и имеют противоположное направление движения, для чего рядом с местом соединения одного рычага и его противовеса с внешним валом в нем выполнены противоположные прорези для прохода другого рычага и его противовеса к внутреннему валу для соединения с ним, при этом коленчатый вал имеет две коренные шейки с подшипниками, воспринимающими усилия от шатунов, а шатунные шейки коленчатого вала развернуты на угол 180°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к силовым установкам с роторным двухтактным двигателем. Аналогами предложенной силовой установки являются установки, состоящие из роторного двигателя, роторного или другого компрессора и силового механизма.

Прототипом предложенной силовой установки является силовая установка по патенту РФ №2099557 кл. F 02 В 53/14, F 01 С 13/04, 9/00, 1994 г. Роторный двигатель этой установки может выполняться двухтактным так, как это указано в статье журнала “Автомобильная промышленность” за 2000 г., №4, с. 11. Компрессор в этой установке также роторный. Двигатель и компрессор имеют цилиндрические корпусы, в которых расположены по два соосных ротора с двумя лопастными поршнями у каждого. Роторы двигателя соединены с роторами компрессора двумя соосными валами силового механизма. В свою очередь каждый вал соединен с коленчатым валом рычагом и шатуном. При этом один рычаг и один шатун находятся с внешней стороны установки, а другой рычаг и другой шатун - между двигателем и компрессором. Коленчатый вал имеет четыре коренных шейки для восприятия усилий с двух шатунов. При двухтактной работе двигателя такты сжатия воздуха и рабочего хода выполняются его лопастными поршнями, а вместо тактов выпуска отработавших газов и впуска воздуха используется прямоточная продувка его рабочих камер через впускные и выпускные отверстия воздухом, подаваемым из компрессора.

Предложенная силовая установка состоит так же, как и прототип, из роторного двигателя, роторного компрессора и силового механизма из двух соосных валов, двух рычагов, двух шатунов и коленчатого вала. Силовая установка отличается от прототипа тем, что оба рычага с шатунами размещены между двигателем и компрессором на близком расстоянии друг от друга и имеют противоположное направление движения. Возможность близкого размещения рычагов и шатунов обеспечивается тем, что рядом с местом соединения одного рычага и его противовеса с внешним валом в этом валу выполнены противоположные прорези для прохода другого рычага и его противовеса к внутреннему валу для соединения с ним. Противоположное же движение рычагов с шатунами обеспечивается за счет выполнения шатунных шеек коленчатого вала с развалом в 180°. При этом восприятия усилий от шатунов на коленчатом валу выполняются только две коренные шейки. При близком расположении и противоположном движении шатунов усилия на коренных подшипниках коленчатого вала будут снижены по сравнению с коренными подшипниками прототипа примерно в 2 раза, а, следовательно, будут снижены потери мощности в этих подшипниках. Кроме того, количество коренных шеек и коренных подшипников также будет уменьшено в 2 раза, т.е. конструкция коленчатого вала будет упрощена.

Продольный разрез предложенной силовой установки показан на фиг.1, поперечный разрез ее двигателя - на фиг.2, вид на силовой механизм - на фиг.3, а поперечный разрез компрессора - на фиг.4.

В цилиндрическом корпусе 1 двигателя находятся два соосных ротора в виде двух лопастных поршней 2 у каждого. Между поршнями образуются четыре рабочих камеры 3 с камерами сгорания 4. В боковых стенках корпуса двигателя выполнены отверстия 5 для впуска в рабочие камеры воздуха из компрессора и отверстия 6 для выпуска из камер отработавших газов. Газы выходят через два отверстия 7 в корпусе двигателя в выпускные трубопроводы и далее через глушители в атмосферу. В корпусе установлены четыре форсунки 8 для впрыска топлива в камеры сгорания. При использовании бензина устанавливаются также свечи зажигания. Вокруг корпуса выполнена рубашка 9, а в поршнях полости для прохода охлаждающей жидкости. В цилиндрическом корпусе 10 компрессора находятся два соосных ротора в виде двух плоских лопастных поршней 11 у каждого. Между поршнями образуются рабочие камеры 12, в которых установлены прикрепленные к корпусу компрессора четыре блока 13 обратных клапанов в виде гибких пластин; клапанов 14 для впуска атмосферного воздуха в камеры и клапанов 15 для выпуска сжатого воздуха из камер. Воздух забирается из воздушного коллектора 16, предварительно пройдя воздухоочиститель. Сжатый воздух подается в двигатель через пространство 17 внутри корпуса 18 силового механизма. Охлаждение компрессора осуществляется воздухом, проходящим через него и через воздушный коллектор. Роторы двигателя напрямую соединены с роторами компрессора посредством связанных с ними внешнего вала 19 и внутреннего вала 20 силового механизма. Для возможности сборки и разборки силовой установки валы выполнены из составных деталей. Лопастные поршни и валы для уплотнения их в корпусах двигателя и компрессора имеют уплотнители в виде нескольких рядов соответственно пластин и колец с герметичными скользящими стыками и пружинными расширителями. К уплотнителям по масляным каналам в валах и поршнях подается смазка от насоса дозатора. В валах также выполнены каналы для подачи охлаждающей жидкости в лопастные поршни двигателя. Валы с помощью закрепленных на них рычагов 21 связаны через шатуны 22 с коленчатым валом 23 имеющим маховик 24. Рычаги и коленчатый вал имеют соответственно противовесы 25 и 26. Во внешнем валу имеются прорези 27 для прохода через вал рычага и противовеса, связанных с внутренним валом. Корпуса двигателя и компрессора соединены между собой посредством деталей 28, входящих в корпус силового механизма. У этого корпуса, ограждающего силовой механизм, могут быть размещены и приводиться в действие от коленчатого вала насосы систем охлаждения, смазки и подачи топлива. Другое вспомогательное оборудование размещается вне силовой установки.

При работе двигателя силовой установки его лопастные поршни имеют за счет силового механизма взаимно-противоположное качательное движение. При проходе лопастных поршней двигателя через крайние их положения проходит прямоточная продувка сжатым воздухом двух рабочих камер, а также впрыска и сгорания топлива в двух камерах сгорания. При дальнейшем движении поршней в двух рабочих камерах проходит сжатие воздуха, а в двух других рабочих камерах - расширение газов. За один оборот коленчатого вала в каждой рабочей камере двигателя проходит такт сжатия и такт рабочего хода, а в каждой рабочей камере компрессора - такт всасывания воздуха и такт его сжатия и подачи в двигатель. По сравнению с обычными поршневыми четырехтактными и двухтактными двигателями силовая установка с роторным двухтактным двигателем обладает следующими преимуществами: значительно более простой конструкцией и меньшим количеством деталей; значительно меньшим габаритным объемом и массой на единицу мощности; возможностью иметь очень большую мощность без увеличения количества поршней, шатунов и др. деталей; меньшими нагрузками и износами деталей, меньшим периметром уплотнений, меньшими площадями трения и теплопотерь, а поэтому лучшей топливной экономичностью, лучшей экологичностью и большим сроком службы; значительно меньшей себестоимостью изготовления и обеспечением большей эффективности транспортным и другим подвижным средствам.