РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ)
ROTARY PISTON ENGINE OF INTERNAL COMBUSTION (VERSIONS)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве двигателя на автомобилях, мотоциклах, судах, железнодорожном транспорте, тракторах, в авиационной другой технике.
По заявке EA 200702119 известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с расположенным в нем ротором, рабочие цилиндры ротора, которые объединены в блок радиально сходящихся друг к другу камер сгорания цилиндров, в каждом из рабочих цилиндров размещен поршень, снабженный шатуном и опорным роликом, взаимодействующим с установленной на корпусе криволинейной опорной поверхностью, число рабочих цилиндров четно (либо как вариант нечетно).
Недостатками известного двигателя являются:
- сложность конструкции, обусловленная наличием деталей специфической формы, для изготовления которых требуется сложное дорогостоящее оборудование. К таким деталям относится, в частности, так называемый обод, имеющий беговые дорожки.
- извлечение полезной силы, создающей крутящий момент на роторе из реактивной силы, действующей на опорный ролик со стороны обода, значительно снижает КПД.
- опорные ролики создают на ободе двухсторонние, радиально направленные нагрузки, и, следовательно, при практическом применении обод должен иметь большие габаритные размеры, которые увеличивают габариты двигателя в целом. Кроме того, ресурс работы опорных роликов и обода в известном техническом решении сильно ограничен, так как за один оборот ротора ролики дважды меняют направление вращения, что приводит к их быстрому износу.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является известный по патенту RU 2424473 роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с расположенным в нем ротором, рабочие цилиндры ротора, в каждом из которых размещен поршень, снабженный шатуном и опорным роликом, взаимодействующим с установленной на корпусе криволинейной опорной поверхностью, число рабочих цилиндров четно, рабочие цилиндры ротора смещены в плоскости вращения ротора от центра вращения ротора на равное расстояние, при чем для каждого рабочего цилиндра, противолежащий ему, относительно центра вращения ротора, рабочий цилиндр расположен центрально симметрично, их оси параллельны, для каждой пары противолежащих рабочих цилиндров установлены два рычага и одна тяга, рычаги закреплены на роторе неподвижными шарнирами, каждый рычаг одним неподвижным шарниром соединен с шатуном соответствующего ему рабочего цилиндра, а другим подвижным шарниром посредством тяги соединен с рычагом противолежащего рабочего цилиндра.
Недостатками известного технического решения является:
- низкий верхний предел оборотов двигателя, поскольку цилиндры расположены от оси вращения ротора на значительном расстоянии, а тяга, соединяющая рычаги опорных роликов, противолежащих цилиндров, не позволяет размещать рабочие цилиндра ближе к центру вращения ротора;
- рабочий ход поршней, противолежащих цилиндров, не одинаков, ротор сильно разбалансирован, поскольку рычаги опорных роликов, противолежащих цилиндров, не одинаковы, плечи рычагов различны, и как следствие траектории движения опорных роликов, противолежащих цилиндров различны. В целом ротор двигателя имеет конструкцию не симметричную относительно центра вращения, в связи с чем затрудняется балансировка всего ротора;
- низкий КПД и мощность известного двигателя поскольку канал впуск-выпуск и камера сгорания рабочего цилиндра имеют общее пространство, в результате чего, высокое давление, которое образуется в камере сгорания во время такта рабочий ход, передается через канал впуска-выпуска, на запирающую поверхность, в результате чего, между контактными поверхностями образуется зазор и часть рабочих газов прорывается через него из камеры сгорания, наружу.
Техническим результатом заявленного технического решения является;
- увеличение верхнею предела оборотов двигателя, упрощение балансировки ротора, более ровная работа двигателя.
- снижение потерь мощности двигателя, увеличение КПД двигателя.
Технический результат достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем неподвижный корпус, опорную поверхность, закрепленную на корпусе, ротор, способный вращаться относительно корпуса, цилиндры, являющиеся частью ротора, закрепленные центрально симметрично относительно оси вращения ротора, в каждом из которых размещен поршень, снабженный шатуном и опорным роликом, взаимодействующим с установленной на корпусе криволинейной опорной поверхностью, рычаги опорных роликов, согласно первою варианта изобретения, на маховике ротора, шарнирно установлен двуплечий рычаг (коромысло) с возможностью вращения относительно ротора, а концы коромысла, подвижными шарнирами, посредством тяг соединены с рычагами опорных роликов, противолежащих цилиндров.
Технический результат достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, выполненном по второму варианту изобретения, на маховике ротора, шарнирно установлен двуплечий рычаг (коромысло) с возможностью вращения относительно ротора, а концы коромысла, подвижными шарнирами, посредством тяг соединены с рычагами опорных роликов, противолежащих цилиндров, а в каналах для впуска-выпуска рабочей смеси в рабочие цилиндры, установлены клапаны, открывающиеся в начале такта выпуск, и закрывающиеся, в конце такта впуск, в соответствии с фазами для каждого рабочего цилиндра.
Шарнирное крепление на маховике ротора, двуплечого рычага (коромысла) с возможностью вращения относительно ротора и соединение концов коромысла, подвижными шарнирами, посредством тяг с одинаковыми рычагами опорных роликов, противолежащих цилиндров, позволяет сбалансировать ротор, сделать работу двигателя более плавной, поскольку конструкция двигателя становится центрально-симметричной, траектории движения опорных роликов одинаковы, ход поршней одинаков, при этом увеличился верхний предел оборотов двигателя, поскольку цилиндры размещены близко к оси вращения ротора.
Выполнение, согласно второму варианту изобретения, в каналах для впуска-выпуска рабочей смеси в рабочие цилиндры, установлены клапаны, открывающиеся в начале такта выпуск, и закрывающиеся, в конце такта впуск, в соответствии с фазами для каждою рабочего цилиндра, что позволяет исключить потери мощности из за прорыва рабочих газов под запирающей окна цилиндра поверхностью, поскольку капал впуска-выпуска рабочего цилиндра отсечен клапаном от камеры сгорания, и высокое давление в каналах впуск-выпуск во время такта рабочий ход отсутствует.
Сущность заявленного изобретения поясняется рисунками:
На рис.1 изображена схема двигателя, выполненного по первому варианту изобретения;
На рис.2 изображена схема двигателя, выполненного по второму варианту изобретения;
На рис.3 изображена схема двигателя, вид сбоку.
На рис.4 изображен разрез двигателя, выполненного согласно второму варианту изобретения.
На рис.5 изображен клапан, устанавливаемый в каналах для впуска-выпуска рабочей смеси в рабочие цилиндры.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус 1, опорную поверхность 2, закрепленную на корпусе 1, маховик ротора 3, способный вращаться относительно корпуса 1, цилиндры 4, являющиеся частью ротора, закрепленные на маховике ротора 3. центрально симметрично относительно оси вращения ротора, в каждом из которых размещен поршень 5, снабженный шатуном 6 и опорным роликом 7, взаимодействующим с установленной на корпусе 1 криволинейной опорной поверхностью 2, рычаги 8 опорных роликов 7, где, согласно первого и второго варианта изобретения, на маховике ротора 3, шарнирно установлен двуплечий рычаг 9 (коромысло), способный вращаться относительно ротора, а концы двуплечею рычага (коромысла) 9, подвижными шарнирами 10, посредством тяг 12 соединены с рычагами 8 опорных роликов 7, противолежащих цилиндров 4.
В роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания, выполненном по второму варианту изобретения, в каналах 13 для впуска-выпуска рабочей смеси в рабочие цилиндры 4, установлены клапаны 14, открывающиеся в начале такта выпуск, и закрывающиеся в конце такта впуск в соответствии с фазами для каждого рабочего цилиндра 4.
Испытания опытного двухцилиндрового образца заявляемого двигателя подтвердили равномерную работу двигателя от 120 об\мин, до более чем 2000 об\мин, верхний предел оборотов увеличился, разбалансированность двигателя уменьшилась. Прорыв газов из камеры сгорания наружу, отсутствовал.
Двигатель работает следующим образом: при повороте ротора, внутри корпуса, в одном из пары цилиндров, происходит такт сжатие, так как опорный ролик этого цилиндра движется по опорной поверхности, закрепленной на корпусе, вдавливая поршень в цилиндр. По окончании такта сжатие, происходит воспламенение рабочей смеси и начинается такт рабочий ход, в это время на дно цилиндра оказывается давление рабочих газов, относительно поршня, формируя на роторе крутящий момент, равный произведению суммарной силы и величине смещения оси цилиндра, относительно оси вращения ротора, по окончании такта рабочий ход ролик противолежащего цилиндра начинает контактировать с опорной поверхностью, таким образом противолежащий цилиндр совершает аналогичные вышеописанным такты сжатие, рабочий ход. Механизм синхронизации движения поршней позволяет сформировать такты выпуск, впуск, при отсутствии контакта опорного ролика с опорной поверхностью. Таким образом, обеспечивается общеизвестный полный цикл, четырехтактного двигателя, для каждого цилиндра. В случае когда ротор двигателя остановился в фазе окончания такта сжатие, а поршни до конца вдавлены в цилиндры, то при следующем старте двигателя, такт, впуск, не произойдет. Для исключения такой ситуации, на маховике ротора установлены пружины, воздействующие на рычаги опорных роликов, передавая усилие через шатуны, поршням, вытягивая их от камеры сгорания, совершая такт впуск.
Перед началом такта выпуск, в каждом цилиндре, открывается клапан, соединяющий пространство камеры сгорания, с каналом выпуска-впуска, и остается открытым во время двух тактов, впуск и выпуск. Открытие клапана осуществляется при накатывании ролика на выступ в корпусе, закрытие происходит, при скатывании ролика с выступа.
Предлагаемый роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, так как для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, широко выпускаемое отечественной и зарубежной промышленностью.