ДВУХТАКТНЫЙ РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
TWO-STROKE ROTOR-PISTON ENGINE

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к конструкции двигателя внутреннего сгорания роторно-поршневого типа.
Известен роторно-поршневой двигатель Ванкеля, содержащий корпус, размещенный на валу внутри цилиндра ротор, жестко соединенный с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестерней и имеет искровое зажигание (см. Интернет http://referatu.ru/1/12/092.htm).
Наиболее близким аналогом является машина с вращающимся поршнем, содержащая корпус с рабочей полостью, установленный в рабочей полости призматический ротор с внутренней зубчатой поверхностью, находящейся в зацеплении с шестерней вала, и установленные в корпусе свечи зажигания, рабочая полость корпуса в поперечном сечении выполнена с выпуклыми сторонами и закругленными углами, наружная поверхность ротора имеет в поперечном сечении форму овала, больший диаметр которого перпендикулярен большему диаметру поперечного сечения наружной поверхности ротора, причем на роторе образованы соединительные структуры (фиксаторы) в виде углублений, контактирующие с установленными в корпусе со стороны рабочей полости штифтами, временно фиксирующими вращение поршня для последующего вращения и управляемыми электрическими исполнительными механизмами (см. Патент RU 2293847, опубликован 20.02.2007).
Недостатком известной конструкции является сложность ее изготовления, а также наличие дополнительных элементов на поверхности ротора и поверхности корпуса со стороны рабочей полости, которые могут в случае отказа управляющих исполнительных механизмов заклинить вращение ротора, что выведет машину из строя.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности конструкции, упрощение ее изготовления, ремонта и технического обслуживания, а также увеличение срока службы.
Технический результат достигается за счет выполнения роторно-поршневого двигателя из корпуса с рабочей полостью, соединенных с ним плоских боковых крышек, установленного в рабочей полости ротора с внутренней зубчатой поверхностью, находящейся в зацеплении с шестерней вала, и установленных в корпусе свечей зажигания, рабочая полость корпуса в поперечном сечении выполнена с выпуклыми сторонами и закругленными углами, наружная поверхность ротора имеет в поперечном сечении форму овала, в поперечном сечении внутренней зубчатой поверхности ротора средняя линия зубьев имеет форму овала, больший диаметр которого перпендикулярен большему диаметру поперечного сечения наружной поверхности ротора, причем в осевом сечении ротор имеет форму двутавра, в средней части которого выполнено отверстие с указанной зубчатой поверхностью, а со стороны торцов ротора в его полостях установлены скользящие элементы, расположенные на опорах, при этом опоры имеют каждая в поперечном сечении форму с выпуклыми сторонами и острыми углами и выполнены цельно с боковыми крышками, а внутренняя поверхность каждого скользящего элемента в поперечном сечении имеет форму двух пересекающихся под острыми углами дуг, обращенных друг другу своими вогнутыми сторонами.
Кроме того, свечи зажигания расположены преимущественно по периметру корпуса под углом 120° друг от друга.
Кроме того, на одной из плоских боковых крышек могут быть выполнены продувочные окна, а также окно для возврата масла, а на другой плоской боковой крышке могут быть выполнены выпускные окна.
Кроме того, зубчатая поверхность отверстия ротора образована, преимущественно, двумя участками, расположенными по разные стороны большей оси овала, проходящего по средней линии зубьев, а каждый участок состоит, преимущественно, из двух частей, одна из которых имеет в поперечном сечении форму дуги, а другая - пилообразную форму с образованием зубьев, при этом крайние противоположные участки контура отверстия в поперечном сечении представляют собой пересекающие под прямым углом указанную ось овала отрезки прямой, один конец каждого отрезка совпадает с концом пилообразной части одного участка контура, а другой - с концом дугообразной части другого участка контура.
Выполнение вала двигателя с шестерней прямым исключает противовес и преждевременный износ деталей. Посадка поршня отверстием с нестандартным зубчатым зацеплением на шестерню вала без использования подшипника и выполнения в плоских боковых крышках продувочных и выпускных окон в двухтактном роторно-поршневом двигателе (Н.С.Н.Черниковы) снижает затраты времени и средств на изготовление, его ремонт, техническое обслуживание, что непременно сказывается на его себестоимости и способствует достижению заявленного технического результата.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен двигатель при рабочем ходе ротора от первой свечи зажигания; на фиг.2 - то же, от второй свечи зажигания; на фиг.3 - то же, от третьей свечи зажигания; на фиг.4 - поперечный разрез двигателя; на фиг.5 - осевой разрез двигателя.
Роторно-поршневой двигатель содержит корпус 1, образующий внутри рабочую полость 2, имеющую в поперечном сечении форму равностороннего треугольника с выпуклыми сторонами и закругленными углами (фиг.4), плоские боковые крышки 3, 4, соединенные с корпусом 1 по его торцам с помощью крепежных шпилек 5 через уплотнительные прокладки 6 (фиг.5). Внутри рабочей полости 2 установлен ротор 7, наружная поверхность которого имеет в поперечном сечении форму овала (фиг.4), а в осевом сечении форму двутавра (фиг.5), в средней части которого выполнено отверстие с зубчатой поверхностью 8, в поперечном сечении которой средняя линия зубьев имеет форму овала, больший диаметр которого перпендикулярен большему диаметру поперечного сечения наружной поверхности ротора 7. Зубчатая поверхность 8 отверстия ротора 7 образована двумя участками, расположенными по разные стороны большей оси овала, проходящего по средней линии зубьев, при этом каждый участок состоит, преимущественно, из двух частей, одна из которых имеет в поперечном сечении форму дуги, выполненной фрезой большего диаметра шестерни 9 вала 10 с целью устранения заклинивания с валом 10, а другая - пилообразную форму с образованием зубьев, при этом крайние противоположные участки контура отверстия в поперечном сечении представляют собой пересекающие под прямым углом указанную ось овала отрезки прямой, один конец каждого отрезка совпадает с концом пилообразной части одного участка контура, а другой - с концом дугообразной части другого участка контура (фиг.4).
Внутренняя зубчатая поверхность 8 ротора 7 находится в зацеплении с шестерней 9 прямого вала 10, установленного в свою очередь с помощью игольчатых подшипников 11, расположенных на шейках вала 10, в подшипниковых отверстиях боковых крышек 3 и 4. Со стороны торцов ротора 7 в его открытых полостях плотно установлены скользящие элементы 12 (фиг.4, 5), внутренняя поверхность которых в поперечном сечении имеет форму двух пересекающихся под острыми углами дуг, обращенных друг другу своими вогнутыми сторонами. При этом прямая, проходящая через точки пересечения дуг, совпадает с меньшим диаметром ротора. Скользящие элементы 12 в свою очередь расположены на скользящих опорах 13, выполненных цельно с боковыми крышками 3 и 4 и имеющих в поперечном сечении форму равностороннего треугольника с выпуклыми сторонами, дугообразными в поперечном сечении, и острыми углами. Кривизна сторон треугольника в сечении опоры 13 соответствует кривизне дуг скользящего элемента 12, угол треугольника равен углу, образованному при пересечении дуг, а длина дуги - стороны треугольника равна половине длины каждой из дуг скользящего элемента 12. По периметру корпуса 1, преимущественно под углом 120° друг от друга в зоне углов треугольника, образованного поперечным сечением корпуса 1, расположены свечи зажигания 14 (фиг.1-4). На одной плоской боковой крышке 3 выполнены продувочные окна 15, а также окно 16 для возврата масла (фиг.1, 4, 5). На другой плоской боковой крышке 4 выполнены выпускные окна 17 (фиг.1, 4, 5). Таким образом, за счет выполнения продувочных 15 и выпускных 17 окон на плоских боковых крышках 3 и 4 конструкция двигателя приобретает более компактную форму.
Внутри стенки корпуса 1 и стенок плоских боковых крышек 3 и 4 образована полость 18, служащая для заполнения ее охлаждающей жидкостью с целью устранения нагрева деталей двигателя.
При рабочем ходе от первой свечи 14 (фиг.1) ротор 7 проделывает движение, равное 60°, и доходит до так называемой воображаемой верхней мертвой точки, плотно ложась частью своей поверхности внутри рабочей полости 2 на внутреннюю стенку корпуса 1, при этом соответствующая сторона внутренней зубчатой поверхности 8 ротора 7 уже находится в зацеплении с шестерней 9 вала 10. При вращении ротора 7 скользящие элементы 12 своими внутренними поверхностями обкатываются по сторонам опоры 13, контактируя с ними. С рабочим ходом от второй и третьей свеч 14 порядок работы повторяется. Таким образом, за полный оборот ротора 7 в 360° происходит шесть рабочих ходов, т.е. через каждые 60° - рабочий ход.
Смазывание зубчатой передачи осуществляется с помощью масла, поступающего в масляную ванну (не показана) через канал 19 для нагнетания масла, выполненный в соответствующей части вала 10. Возврат масла осуществляется через окно 16 для возврата масла через два рабочих хода ротора 7, так как при работе двигателя окно 16 перекрывается самим ротором 7. С поступлением охлажденного масла в рабочую полость 2 происходит смазывание зубчатой пары и охлаждение ротора 7.
Подача топлива в камеру сгорания 20 осуществляется через канал 21 подачи горючей смеси.