КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к моторостроению, в частности к комбинированным двухтактным двигателям внутреннего сгорания.
Известен односекционный роторно-поршневый двигатель с планетарным движением ротора, содержащий корпус, эксцентриковый вал, ротор, впускной и выпускной трубопроводы, крышку корпуса, две шестерни и свечу зажигания (см., например, в книге С.С.Баландин «Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей», М., Машиностроение. 1980 г., стр.261-265).
Однако этот двигатель имеет повышенные утечки газа из камер сгорания и удельный расход топлива в роторно-поршневых двигателях несколько выше, чем в современных поршневых двигателях.
Известен также бесшатунный поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндры, штоки с ползунами и поршнями, промежуточное звено в виде коленчатого вала и кривошины, соединенные с помощью шестерен и вала (см., например, в книге «Бесшатунные двигатели внутреннего сгорании. Москва. 1972 г., стр.6, 14).
Однако этот двигатель имеет сложную конструкцию.
Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является комбинированный двухтактный двигатель с внутренним смесеобразованием и с петлевой схемой газообмена, содержащий цилиндры, поршни, коленчатый вал, форсунки, штоки и турбокомпрессор (см., например, в книге С.С.Баландин «Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей». М., «Машиностроение», 1980 г., стр.257-258).
Недостатком двигателя с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом являются значительные габариты.
Предлагаемая полезная модель решает задачу уменьшения габаритов двигателя.
Это достигается тем, что конический ротор круглого сечения, установленный в коническом корпусе по центру и плотно прижатый пружиной, имеет четыре радиально расточенных отверстия, выполняющих назначение цилиндров, с углом развала между цилиндрами 90°, и одно центральное отверстие, причем ротор соединен с коленчатым валом через механическую передачу с передаточным
2
1
3
2
1
1
отношением 1:2, а противолежащие поршни, расположенные по обе стороны вала, жестко связанные между собой по парам через штоки, соединены непосредственно с коленчатым валом, кроме того ось коленчатого вала О смещена относительно оси корпуса O на величину е, и ось штоковой шейки О смещена относительно оси коленчатого вала O на величину e, и при этом величина e равна величине е.
На фиг.1 представлен комбинированный двухтактный двигатель - продольный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез по А-А; на фиг.3 - поперечный разрез по Б-Б; на фиг.4 - схема работы двигателя.
2
1
3
2
1
1
Комбинированный двухтактный двигатель с внутренним смесеобразованием и с петлевой схемой газообмена содержит конический корпус 1, форсунку 2, турбокомпрессор 3, впускной 4 и выпускной 5 патрубки, крышку 6 корпуса 1 с отверстиями, в которые запрессованы втулки 7. К деталям бесшатунного механизма относятся механическая передача 8, конический ротор 9, прижатый к корпусу 1 пружиной 10, противолежащие поршни 11, 12, 13 и 14, расположенные по обе стороны коленчатого вала 15 и жестко связанные между собой по парам через штоки 16. Ротор круглого сечения, установленный в корпусе 1 по центру, имеет четыре радиально расточенных отверстия 17, выполняющих назначение цилиндров, с углом развала между цилиндрами 90°, и одно центральное отверстие 18. Цилиндры 17 вместе с поршнями 11, 12, 13 и 14 и корпусом 1 образуют замкнутые объемы 19, 20, 21 и 22, в которых совершается рабочий цикл. На коленчатый вал 15 насажена шестерня 23. Коленчатый вал имеет штоковые шейки 24, причем ротор 9 соединен с коленчатым валом 15 через механическую передачу 8 с передаточным отношением 1:2. Механическая передача 8 включает зубчатый венец 25 напрессованный на ротор 9, шестерни 26 и вал 27. Кроме того, ось коленчатого вала О смещена относительно оси корпуса O на величину е, и ось штоковой шейки О смещена относительно оси коленчатого вала О на величину e, и при этом величина e равна величине е.
Комбинированный двухтактный двигатель с внутреннем смесеобразованием и с петлевой схемой газообмена работает следующим образом.
Рабочий процесс в этом двигателе осуществляется за два такта, чередование которых можно проследить на фиг.4, при этом за два оборота коленчатого вала совершается один полный оборот ротора.
Первый такт. При вращении коленчатого вала 15 и ротора 9 в направлении стрелки поршень 11 перемещается от в. м. т. к н. м. т. фиг.4 а, б, в, г. В результате движения поршня 11 в камере 19 происходит сгорание и расширение газов, то есть осуществляется рабочий ход. Несколько раньше момента подхода поршня 11 к н. м. т.
открываются выпускные окна, и продукты сгорания начинают вытекать из камеры 19 в выпускной патрубок; при этом давление в камере 19 резко падает.
Таким образом, в течение первого такта в камере 19 происходит сгорание топлива, расширение газов и выпуск продуктов сгорания.
Второй такт соответствует ходу поршня 13 от н. м. т. к в. м. т. Впускные окна открываются поршнем 13, когда давление в камере 21 становится примерно равным давлению предварительно сжатого воздуха в турбокомпрессоре или немного выше его. Воздух, поступая в камеру 21 через впускные окна, вытесняет оставшиеся в камере продукты сгорания и заполняет камеру 21, то есть осуществляется газообмен. С момента окончания газообмена и полного перекрытия поршнем 13 впускных окон начинается процесс сжатия воздуха. Когда поршень 13 не доходит на 10-30° по углу поворота ротора до в. м. т., в камеру 21 через форсунку 2 начинает подаваться топливо.
Следовательно, в течение второго такта в камере 21 происходит окончание выпуска, продувка и наполнение и сжатие воздуха, причем 1 -и такт в камере 19 и 2-й такт в камере 21 происходит одновременно. При следующем обороте коленчатого вала в камере 19 начинается 2-й такт, а в камере 21 - 1-й такт. После одного полного оборота ротора в той же последовательности повторяются все процессы цикла.
Таким образом, главное отличие двигателей с крецкопфным кривошипно-шатунным механизмом и роторно-поршневых состоит в замене возвратно-поступательного движения поршней вращательным. Вследствие этого может быть увеличена частота вращения вала двигателя, что при одинаковом массовом заряде рабочего объема позволяет получить большую мощность. При этом упрощается схема газораспределения, улучшается газообмен, уменьшаются затраты мощности на приведение в действие продувочного насоса и уменьшается число деталей топливной системы. Поэтому при одинаковой мощности роторно-поршневые двигатели проще и компактнее обычных поршневых двигателей и легче последних.