двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180° относительно друг друга, в корпусе во внутренней полости имеется выступ, во внутренней полости выступа по свободной посадке размещен ротор, имеющий два паза, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, внутренняя поверхность выступа разделена на четыре части, где расположены компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, отличающийся тем, что выступ закрыт с двух сторон передней и задней крышками, пазы выполнены сдвоенными ступенчатыми, лопасти выполнены сдвоенными ступенчатыми и имеют с рабочего торца полуокружность, в передних сдвоенных ступенчатых лопастях по ходу вращения ротора с валом отбора мощности установлены перепускные клапаны, компрессорная камера и рабочая камера разделены двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя сдвоенными ступенчатыми лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между двумя сдвоенными лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, предназначенным для преобразования тепловой энергии в механическую работу, и может найти широкое применение в транспортных средствах всех марок и в других отраслях.

Известны двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для вышеуказанных целей, это патент США № 4638776, F02B 53/04 от 1987 года, содержащий корпус, с компрессорной и рабочей камерами, установленными под углом 180 градусов относительно друг друга, разделенными перегородкой и закрытыми боковыми крышками, в которых установлены по свободной посадке компрессорный и рабочий роторы разной ширины, содержащие пазы, в которых по свободной посадке установлены лопасти, при этом компрессорный и рабочий роторы жестко связаны с валом отбора мощности, а малые камеры сжатия компрессорного ротора сообщаются согласно рабочему циклу с рабочими камерами сжатия рабочего ротора.

Недостатками вышеуказанного двигателя внутреннего сгорания являются; сложный по изготовлению, теряется при сжатии температура из-за перепускного окна, повышен вес, недостаточная мощность в целом.

Целью настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180 градусов относительно друг друга, в корпусе во внутренней полости имеется выступ, во внутренней полости выступа по свободной посадке размещен ротор, имеющий два паза, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, внутренняя поверхность выступа разделена на четыре части, где расположены компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, согласно изобретению выступ закрыт с двух сторон передней и задней крышками, пазы выполнены сдвоенными ступенчатыми, лопасти выполнены сдвоенными ступенчатыми и имеют с рабочего торца полуокружность, в передних сдвоенных ступенчатых лопастях по ходу вращения ротора с валом отбора мощности установлены перепускные клапаны, компрессорная камера и рабочая камера разделены двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя сдвоенными ступенчатыми лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между двумя сдвоенными лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом.

Такая компоновка двухтактного двигателя внутреннего сгорания устраняет потери температуры при сжатии рабочей смеси, упрощает конструкцию в целом, снижает вес и габарит, а также повышается мощность за счет нового цикла работы двигателя.

Устройство двухтактного двигателя внутреннего сгорания см. на фиг.1; 2; 3; 4; 5; 6 и 7.

На чертежах представлены:

фиг.1 - продольный разрез двухтактного двигателя;

фиг.2 - поперечный разрез А-А двухтактного двигателя;

фиг.3 - поперечный раз А-А второго варианта работы с карбюратором двухтактного двигателя;

фиг.4 - вид сбоку ротора со сдвоенными ступенчатыми лопастями, окнами для смазки и боковыми шпоночного типа подпружиненными уплотнителями;

фиг.5 - пластинчатая пружина волнообразной формы;

фиг.6 - шпоночного типа бокового уплотнения фигурная шпонка для сдвоенных, ступенчатых лопастей;

фиг.7 - разрез Б-Б окна для смазки ротора.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих основных частей, корпуса - 1 цилиндрической формы, где с передней и задней сторон по свободной посадке установлены передняя и задняя крышки - 2 и 3, упирающиеся в центральный выступ корпуса - 1, где во внутренней полости имеются компрессорная и рабочая камеры - 4 и 5, разделенные двумя равными участками меньшего диаметра, равными 90 градусам каждый участок. Компрессорная камера - 4 постоянно связана с впускным окном, а рабочая камера - 5 с выпускным окном. Внутренняя поверхность центрального выступа корпуса - 1 разделена на четыре равные части, где расположены компрессорная камера - 4, рабочая камера - 5, разделенные двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя сдвоенными ступенчатыми лопастями - 6 и 7. Передние торцы крышек - 2 и 3 уплотняются кольцами - 8, а наружный диаметр крышек - 2 и 3 сцентрирован с внутренним диаметром корпуса - 1 и уплотняются кольцами - 9.

Между центральным выступом корпуса - 1 и малыми диаметрами крышек - 2 и 3 образуются свободные пространства - 10, сообщающиеся между собой окнами - 11, а расточки - 12 в боковых крышках - 2 и 3 улучшают общий отвод тепла. Крыши - 2 и 3 крепятся к корпусу - 1 с помощью болтов - 13. Во внутренней полости центрального выступа корпуса - 1 по свободной посадке размещен ротор - 14, соединенный своим внутренним диаметром неподвижно с валом - 15 отбора мощности. Ротор - 14 имеет по наружному диаметру два сдвоенных ступенчатых паза, расположенных друг от друга через 90 градусов, и еще имеет два окна В для смазки густой термостойкой смазкой, герметично закрытых с двух сторон ротора - 14 уплотнительными кольцами - 16 типа поршневых, подпружиненными пружиной - 17. В сдвоенных ступенчатых пазах ротора - 14 по свободной посадке установлены сдвоенные лопасти - 6 и 7, где в передних сдвоенных ступенчатых лопастях - 7 размещены перепускные пластинчатые клапаны - 18, подпружиненные пластинчатыми волновыми пружинами - 19. Перепускные клапаны можно делать любой конструкции. Сдвоенные ступенчатые лопасти - 7 с перепускными клапанами - 18 всегда надо устанавливать в ступенчатых пазах впереди по ходу вращения ротора - 14. Перепускные клапаны предназначены для того, чтобы избежать преждевременного сжатия рабочей смеси и улучшения перемешивания последней с воздухом перед сжатием, улучшая таким образом полное сгорание. С рабочих торцов сдвоенных ступенчатых лопастей - 6 и 7 имеются закругления радиусом, равным половине общей толщины или больше в разумных пределах, что обеспечивает полное уравновешивание давления газов на рабочие торцы лопастей - 6 и 7, обеспечивая малое рабочее трение. Сдвоенные ступенчатые лопасти - 6 и 7 подпружинены пружинами - 20 и толкателями - 21, а дополнительно их прижимает сила инерции. Между сдвоенными ступенчатыми лопастями - 6 и 7 по наружному диметру ротора - 14 выполнен вспомогательный канал - 21а, связанный постоянно с камерой - 22 сжатия. Ротор - 14 соединен неподвижно с валом - 15 отбора мощности с помощью шпонки - 23. В верхней части корпуса - 1 сделано окно - 24 для установки свечей зажигания, а в боковой части окно - 25 сделано для установки форсунки низкого давления, см. фиг.3. Вал - 15 отбора мощности неподвижно установлен во внутренних обоймах подшипников - 26, размещенных в центральных гнездах крышек - 2 и 3. Подшипники - 26 закрыты крышками - 27. Выходные концы вала - 15 отбора мощности уплотняются манжетками - 28, а крышки - 27 крепятся болтами - 29 и уплотняются прокладками - 30. С двух боковых сторон у каждой ступенчатой лопасти - 6 и 7 имеются разгрузочные пазы - 31, что обеспечивает свободное перемещение последних.

При работе двухтактного двигателя с непосредственным впрыском топлива в компрессорную камеру - 4, связанную постоянно с впускным окном - 32, рабочая камера - 5 постоянно связана с выпускным окном - 33, см. фиг.3. В данном случае необходимо перепускные клапаны - 18 исключить из конструкции ступенчатых лопастей - 7 и дополнительно в роторе - 14 сделать два аккумулятора - 34, соединенных между собой наружным пазом - 35 и выпускным окном - 36, сделанным впереди лопастей - 7 по ходу вращения ротора - 14, с рабочей камерой - 5, а впрыск топлива производить в момент, когда компрессорная камера - 4 будет перекрыта с двух сторон сдвоенными ступенчатыми лопастями - 6 и 7. Боковое уплотнение ротора - 14 и сдвоенных ступенчатых лопастей производится следующим образом, см. фиг.4; 5; и 6. С двух боковых торцов ступенчатой лопасти - 6 и 7 сделаны фигурные пазы, где установлены по свободной посадке шпоночного типа фигурные уплотнения - 37, подпружиненные пластинчатыми волнообразными пружинами - 38. В центральной части ступенчатых пазов в роторе - 14 с двух сторон сделаны шпоночные пазы, где также установлены по свободной посадке уплотнительные шпонки - 39, подпружиненные пластинчатыми пружинами - 38. Данная конструкция боковых уплотнений надежно обеспечит герметичность и долговечно. Смазку главных опорных подшипников можно производить любой смазкой, а смазку ротора - 14 и ступенчатых лопастей - 6 и 7 необходимо производить густой термостойкой смазкой и дополнительно надо в бензин добавлять жидкую смазку, как это делается в существующих двигателях. Учитывая, то что новый двухтактный двигатель не выбрасывает рабочую смесь в выпускное окно и расход топлива на 100 км пути уменьшится в два и более раза, то экология будет лучше, чем у существующих двигателей. Так устроен новый двухтактный двигатель внутреннего сгорания.

Работа двухтактного двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом, см. фиг.1; 2;, 3; 4; 5; 6 и 7.

При вращении вала - 15 отбора мощности вправо по стрелке и когда сдвоенные, ступенчатые лопасти 6 и 7 будут утоплены в ступенчатых пазах ротора - 14, то в данный момент времени компрессионная камера - 4 полностью наполнена горючей смесью, а воспомогательный канал - 21а в данный момент совместно с камерой - 22 сжатия тоже заполнены горючей смесью под давлением и соединены с окном - 24, где установлена свеча зажигания, зажигающая в данный момент горючую смесь. В результате загорания горючей смеси в камере - 22 создается высокое давление газов.

При дальнейшем вращении вала - 15 отбора мощности передние две сдвоенные ступенчатые лопасти - 7 совмещаются с рабочей камерой - 5, выдвигаясь из ступенчатого паза ротора - 14, и давление сразу начинает действовать на передние ступенчатые лопасти - 7, а задние сдвоенные ступенчатые лопасти - 6 находятся в данный момент в утопленном положении и не оказывают сопротивления, обеспечивая хорошую герметичность в рабочей камере - 5, что обеспечивает поворот вала - 15 отбора мощности на 90 градусов. При дальнейшем вращении вала - 15 отбора мощности, когда передние ступенчатые лопасти - 7 откроют выпускное окно - 33 начинается выпуск отработанных газов из рабочей камеры - 5 с помощью задних ступенчатых лопастей - 6. Выпуск отработанных газов продолжается 90 градусов поворота вала - 15 отбора мощности. При дальнейшем вращении вала - 15 с ротором - 14, когда передние ступенчатые лопасти - 7 начнут выдвигаться в компрессорную камеру - 4, в данный момент времени происходит сжатие горючей смеси и в результате открываются перепускные клапаны - 18, перепуская свободно горючую смесь, оставляя ее в компрессорной камере - 4 и одновременно улучшая ее качество, перемешивая с воздухом. Когда задние ступенчатые лопасти - 6 начнут выдвигаться из ступенчатых пазов ротора - 14, происходит сжатие горючей смеси, а передние ступенчатые лопасти - 7 в данный момент времени находятся в утопленном положении. При дальнейшем вращении вала - 15 с ротором - 14, когда камера - 22 сжатия совместится с окном - 24, где установлена свеча зажигания, то происходит зажигание горючей смеси и рабочий цикл повторяется. Вот так работает двухтактный двигатель внутреннего сгорания с установленными в передних ступенчатых лопастях - 7 перепускными клапанами - 18. При работе двухтактного двигателя с непосредственным впрыском топлива бензина перепускные клапаны - 18 в передних ступенчатых лопастях - 7 нет необходимости ставить потому, что через впускное окно - 32 засасывается только чистый воздух, который при работе сжимается в аккумуляторах - 34, а затем через окно - 36 выпускается в рабочей камере - 5, охлаждая одновременно ротор - 14 и рабочую камеру - 5. Цикл работы с непосредственным впрыском бензина непосредственно в камеру - 22 сжатия очень выгоден со всех точек зрения, практически и теоретически, он уменьшает тепловую напряженность, но с карбюратором использовать нельзя.