РОТОРНО-ПЛАСТИНЧАТЫЙ МЕХАНИЗМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
VANED-ROTOR ICE

Изобретение относится к двигателестроению и может найти применение в автомобильной, мото- и снегоходной технике, малой авиации, судостроении, строительной и сельскохозяйственной технике, в средствах малой механизации и особенно в тех областях, где большое значение имеют малый вес, минимальная вибрация и топливная экономичность.
Известен роторно-пластинчатый двигатель внутреннего сгорания (патент GB 743510 A, F01B 9/04, опубликован 18.01.1956), состоящий из корпуса, внутри которого выполнен цилиндр, направляющая которого является эллипсом. В центре цилиндра установлен ротор, делящий цилиндр на две равные полости и имеющий на своей цилиндрической поверхности две камеры сгорания, расположенные с противоположных сторон. С обеих сторон от камер сгорания выполнены пазы, в которых расположены пластины с возможностью выталкиваться из ротора под действием пружин или давления жидкости. При этом в каждой полости описывает ее внешнюю поверхность только одна пластина, а вторая втянута в тело ротора «средством для предотвращения внешнего радиального перемещения» (далее просто «средство»), выполненным на пластинах в виде «выемок», а на крышках - в виде «ребер» различных радиусов.
Недостатками известного двигателя являются:
1. повышенное трение в зоне контакта пластин с поверхностью цилиндра и «выемок» с «ребрами», в результате чего происходит интенсивный износ пластин и поверхности цилиндра, а также «выемок» и «ребер», с дальнейшим разрушением от удара «выемок» на пластинах рабочего хода и «ребер», удерживающих эти пластины в роторе, и по этой же причине - повышенный шум двигателя;
2. не использована возможность увеличения мощности и крутящего момента за счет более полного использования энергии отработанных газов.
Техническим результатом заявляемого изобретения является:
1. снижение трения, повышение КПД и ресурса двигателя, снижение шума;
2. повышение мощности и крутящего момента.
Поставленная задача достигается:
1. измененной конструкцией пластин с заменой «выемок» на выступы и применение на них подшипников, а также заменой «ребер», представляющих собой полукольца, на ограничительные дорожки, которые выполнены замкнутыми и по заданной траектории в проставках;
2. более полным использованием энергии отработанных газов за счет возможности выполнить больший объем полости рабочего хода-выпуска по сравнению с объемом полости всасывания-сжатия, как в радиальном, так и в угловом изменении размера, т.е. увеличить вылет, а соответственно, и площадь выступающей из ротора части пластины и фазу рабочего хода-выпуска.
Предлагаемый роторно-пластинчатый механизм (далее просто механизм) иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2, 3, 4.
На фиг.1 изображен общий вид заявленного механизма со снятой крышкой и проставкой, с равными объемами полостей и равными фазами при произвольном положении пластин, когда одна из них в паре описывает внешнюю поверхность полости, а другая втянута в тело ротора.
На фиг.2 показан разрез по А-А, поясняющий конструкцию пластин с выступами и проставок с ограничительными дорожками.
На фиг.3 и 4 показаны некоторые варианты исполнения механизма, а именно:
2
1
2
1
1
на фиг.3: V - объем полости рабочего хода-выпуска больше V - объема полости всасывания-сжатия за счет изменения траектории направляющей цилиндра в полости рабочего хода-выпуска по сравнению с направляющей в полости всасывания-сжатия (две половины разных эллипсов с разными коэффициентами сжатия, у которых размеры b равны, а a>a, D=2b, Y=180, где Y-фаза.
2
2
1
2
1
На фиг.4 диаметр ротора D<2b и смещен в сторону полости всасывания-сжатия. a>a, V>V, y>180.
Радиальные пазы, пластины и камеры сгорания на фиг.3 и 4 не показаны.
Механизм двигателя внутреннего сгорания имеет корпус 1, внутри которого выполнен цилиндр, направляющая которого может быть эллипсом или овалом. В цилиндре расположен ротор 2, установленный на валу 7, который делит его на две полости, одна из которых (полость рабочего хода-выпуска 4) может быть больше или равна полости всасывания-сжатия 3. В полостях имеются окна соответственно впуска 5 и выпуска 6. На цилиндрической поверхности ротора выполнены два симметрично расположенных углубления, служащих камерами сгорания 8, каждое из которых ограничено с торцов телом ротора, а по цилиндрической поверхности - с двух сторон радиальными пазами 9, в которых размещены две пары пластин, которые имеют возможность выталкиваться к внешним поверхностям полостей упругими элементами, например пружинами 12, причем каждая пара имеет по ходу вращения пластины рабочего хода-выпуска 10 и всасывания-сжатия 11. На боковых сторонах пластин находятся выступы, имеющие, например, цилиндрическую форму на пластинах рабочего хода-выпуска 13-ц и Г-образную - на пластинах всасывания-сжатия 13-г, с размещенными на них подшипниками 14, взаимодействующими с ограничительными дорожками, соответственно, рабочего хода-выпуска 16 и всасывания-сжатия 15. Эти дорожки выполнены в проставках 17 по заданным траекториям, на разных расстояниях от торцов цилиндра, причем описывать внешние поверхности полостей могут только соответствующие им пластины, а другие в это время втянуты в тело ротора. Весь механизм с обеих сторон закрыт торцевыми крышками 18.
Работа механизма осуществляется следующим образом. При вращении ротора 2 в указанном стрелкой направлении в полости всасывания-сжатия 3 происходит следующее: выступающие за боковые пределы пластины рабочий ход-выпуск 10 выступы 13-ц, имеющие цилиндрическую форму с размещенными на них подшипниками 14, обкатываются по ограничительным дорожкам рабочего хода-выпуска 16. При этом пластина втянута в тело ротора 2, а выступающие за боковые пределы пластины всасывания-сжатия 11 выступы 13-г, имеющие Г-образную форму с размещенными на них подшипниками 14, обкатываются по ограничительным дорожкам всасывания-сжатия 15, при этом торец пластины описывает внешнюю поверхность полости. В результате этого впереди пластины может происходить такт сжатия, а за ней - всасывания, через окно впуска 5. В это же время в полости рабочий ход-выпуск 4 происходит следующее: выступающие за боковые пределы пластины всасывания-сжатия 11 выступы 13-г с размещенными на них подшипниками 14 обкатываются по ограничительным дорожкам всасывания-сжатия 15. При этом пластина втянута в тело ротора 2, а выступающие за боковые пределы пластины рабочий ход-выпуск 10 выступы 13-ц с размещенными на них подшипниками 14 обкатываются по ограничительным дорожкам рабочего хода-выпуска 16, при этом торец пластины описывает внешнюю поверхность полости. В результате этого до пластины может происходить рабочий ход, а перед ней выпуск отработанных газов через окно выпуска 6.