роторный двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий полый разъемный корпус с торцевыми крышками и средствами газораспределения, в полости которого соосно с ней размещены с возможностью вращения и взаимного смещения лопастные поршни с газовыми и масляными уплотнениями, жестко закрепленные на коаксиальных валах, механизм, синхронизирующий движение поршней, кинематически связывающий посредством эксцентриков и шатунов коаксиальные валы с параллельным им выходным валом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и механического КПД двигателя, в механизме синхронизации движения поршней эксцентрики жестко установлены на коаксиальных валах, выходной вал выполнен совместно с диском с эксцентрично расположенным цилиндрическим отверстием, сопряженным с шатунами, выполненными в виде дисков с эксцентричными цилиндрическими отверстиями, сопряженными с эксцентриками коаксиальных валов, причем шатуны и эксцентрики расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось коаксиальных валов и ось отверстия выходного вала, а сумма эксцентриситетов цилиндрического отверстия выходного вала и оси выходного вала относительно оси коаксиальных валов меньше суммы эксцентриситетов каждого эксцентрика и цилиндрического отверстия шатуна относительно оси отверстия выходного вала.

2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что на сопряженных цилиндрических поверхностях кинематической цепи механизма синхронизации движения поршней установлены подшипники качения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в роторных двигателях внутреннего сгорания транспортных средств.

Известны роторные двигатели внутреннего сгорания с планетарным движением ротора-поршня, выполненные по схеме Ф.Ванкеля.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый разъемный корпус со средствами газораспределения, в полости которого соосно с ней размещены с возможностью вращения и взаимного смещения лопастные поршни с газовыми и масляными уплотнениями, жестко закрепленные на коаксиальных валах, механизм, синхронизирующий движение поршней и кинематически связывающий посредством эксцентриков и шатунов коаксиальные валы с выходным валом.

Недостатками такого двигателя являются невысокая его надежность и низкий механический КПД из-за наличия зубчатых зацеплений и большого количества шарнирных соединений с подшипниками скольжения относительно небольшого диаметра, в которых действуют значительные удельные давления.

Цель изобретения - повышение надежности и механического КПД двигателя.

Это достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем полый разъемный корпус со средствами газораспределения, в полости которого соосно с ней размещены с возможностью вращения и взаимного смещения лопастные поршни с газовыми и масляными уплотнениями, жестко закрепленные на коаксиальных валах, механизм, синхронизирующий движение поршней и кинематически связывающий посредством эксцентриков и шатунов коаксиальные валы с выходным валом, согласно изобретению в механизме синхронизации движения поршней эксцентрики жестко установлены на коаксиальных валах, выходной вал выполнен совместно с диском с эксцентрично расположенным в нем цилиндрическим отверстием, сопряженным с шатунами, выполненными в виде дисков, с эксцентрично расположенными цилиндрическими отверстиями, сопряженными с эксцентриками коаксиальных валов, причем шатуны и эксцентрики размещены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось коаксиальных валов и ось отверстия в диске выходного вала, а сумма эксцентриситетов отверстия в диске выходного вала и оси выходного вала относительно оси коаксиальных валов меньше суммы эксцентриситетов каждого эксцентрика и отверстия каждого шатуна относительно оси отверстия в диске выходного вала.

Кроме того, на сопряженных цилиндрических поверхностях кинематической цепи механизма синхронизации движения поршней установлены подшипники качения.

На фиг.1 изображен роторный двигатель внутреннего сгорания, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схема основных геометрических соотношений механизма синхронизации движения поршней; на фиг. на фиг.5-7 - схемы термодинамических процессов.

Двигатель содержит корпус 1, имеющий цилиндрическую полость 2, окно 3 для впуска горючей смеси, окно 4 для выпуска отработанного газа, электрическую свечу 5 зажигания. Корпус 1 закрыт крышками 6 и 7. В корпусе 1 и крышках 6 и 7 имеются сообщающиеся полости 8 для охлаждающей жидкости.

Соосно с полостью 2 размещены с возможностью вращения и взаимного смещения лопастные поршни 9 и 10 с газовыми и масляными уплотнениями 11 - 15. Поршни 9 и 10 жестко закреплены на коаксиальных валах 16 и 17, установленных на подшипниках 18-21 качения.

Механизм синхронизации движения поршней включает эксцентрики 22 и 23, жестко закрепленные на коаксиальных валах 16 и 17, сопряженные с помощью подшипников 24 и 25 качения с эксцентрично расположенными цилиндрическими отверстиями шатунов 26 и 27, выполненных в виде дисков и сопряженных с помощью подшипников 28 и 29 качения с эксцентрично расположенным цилиндрическим отверстием, выполненным в диске 30, который изготовлен совместно с выходным валом 31 и соосно с ним. Выходной вал 31 опирается на подшипники 32 качения. Ось выходного вала 31 параллельно смещена относительно оси коаксиальных валов 16 и 17.

В исходном положении синхронизирующего механизма (фиг.4) шатуны 26 и 27 и эксцентрики 22 и 23 размещены симметрично относительно плоскости О₁О₅, проходящей через ось О₁ коаксиальных валов 16 и 17 и ось О₅ цилиндрического отверстия в диске 30 выходного вала 31, а сумма эксцентриситетов цилиндрического отверстия О₅ в диске 30 выходного вала 31 (О₅О₂) и оси О₂ выходного вала 31, относительно оси О₁ коаксиальных валов 16 и 17 (О₂О₁) меньше суммы эксцентриситетов каждого эксцентрика 22 или 23 (О₃О₁ или О₄О₁) и цилиндрического отверстия каждого шатуна 26 или 27 относительно оси О₅ цилиндрического отверстия в диске 30 выходного вала 31 (О₃О₅ или О₄О₅), т.е. О₅О₂+ О₂О₁< О₃О₁ (или О₄О₁)+О₃О₅ (или О₄О₅).

Итак, механизм синхронизации движения поршней 9 и 10 представляет собой сочетание двух плоских рычажных механизмов, размещенных в параллельных плоскостях. Рычажные механизмы - это шарнирные двухкривошипные четырехзвенники (О₁О₃, О₃О₅, О₅О₂, О₂О₁ и О₁О₄, О₄О₅, О₅О₂, О₂О₁), имеющие

общий кривошип О₂О₅ и звено О₁О₂.

Роторный двигатель работает следующим образом (фиг.4-7).

В цилиндрической полости 2 корпуса 1 образовано четыре рабочих объема I-IV, ограниченных плоскими рабочими поверхностями поршней 9 и 10, цилиндрическими поверхностями полости 2 и поршней 9 и 10, внутренними плоскими поверхностями крышек 6 и 7. Герметизируются рабочие объемы газовыми и масляными уплотнениями 11-15.

В работающем двигателе при равномерном вращении выходного вала 31 благодаря смещению его оси О₂ (фиг.4) относительно оси О₁ коаксиальных валов 16 и 17 последние вращаются неравномерно. Оси О₃ и О₄ эксцентриков 22 и 23 двигаются относительно оси О₁ по траектории К. Ось О₅ шатунов 26 и 27 и эксцентрично расположенного в диске 30 цилиндрического отверстия двигается по траектории Л. При неравномерном вращении коаксиальных валов 16 и 17 также неравномерно вращаются поршни 9 и 10, жестко закрепленные на этих валах, следовательно, рабочие объемы двигателя циклически изменяются от минимального до максимального значения и наоборот, что позволяет совместно с окнами 3 и 4 газораспределения и свечой 5 зажигания осуществлять в каждом рабочем объеме термодинамические процессы, свойственные двигателям внутреннего сгорания.

При увеличении рабочего объема 1 (фиг.5) его заполняет через окно 3 горючая смесь, приготовленная в карбюраторе. В дальнейшем при вращении лопастных поршней 9 и 10 происходит сжатие рабочей смеси и ее перемещение в зону установки свечи 5 зажигания (фиг.6). При подаче электрического разряда свечой 5 зажигания рабочая смесь воспламеняется и сгорает с выделением большого количества тепла. Вследствие нагрева газа давление в рабочем объеме резко возрастает, начинается процесс расширения (рабочий ход). Механизм синхронизации движения поршней трансформирует суммарные силы, действующие на плоские поверхности поршней 9 и 10, в крутящий момент на выходном валу 31. В дальнейшем при перемещении рабочего объема он совмещается с окном 4 (фиг. 7) и начинается процесс выпуска отработанного газа при уменьшении рабочего объема. Дальше на рабочем объеме 1 описанные процессы повторяются. Такие же процессы и в той же последовательности протекают и в остальных трех рабочих объемах. Следовательно, за каждый оборот выходного вала 31 в двигателе совершается четыре рабочих хода.

Двигатель хорошо уравновешен, так как неуравновешенные массы совершают вращательное движение и сосредоточены относительно близко их осей вращения, что позволяет их легко уравновесить.

Двигатель охлаждается жидкостью, циркулирующей в полостях 8.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет значительно упростить конструкцию роторного двигателя, применить шарниры с относительно большими поверхностями контакта и низкими удельными давлениями и установить в шарнирах подшипники качения, что позволило существенно повысить надежность и механический КПД роторного двигателя внутреннего сгорания.