БЕСКРИВОШИПНЫЙ РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ИЗМЕНЯЕМОЙ МОЩНОСТИ
CRANK-FREE VARIABLE-POWER ROTARY PISTON ICE

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в автомобилестроении, судостроении, авиастроении и в виде движетеля для пневмоинструмента.
Известен двигатель Ванкеля с пятигранным ротором и двумя рабочими камерами, содержащий корпус, ротор и кривошипный механизм, обеспечивающий движение ротора по эпитрохоидной поверхности корпуса, в котором существует возможность отключения одной из рабочих камер. Прототипом заявленного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания является бескривошипный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания Гаха по патенту RU 2263215 C1, МПК 7 F02B 53/00, в корпусе которого установлено до шести поршней. Недостатками как аналогов, так и прототипа является невозможность изменения мощности двигателя в широких пределах. Двигатель Ванкеля имеет сложный механизм для создания камер расширения и сжатия, в составе которого присутствует кривошипный механизм. Бескривошипный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания Гаха при возможности отключения одной из рабочих камер не обеспечивает регулировку мощности двигателя в широких пределах.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение экономичности и экологичности двигателя.
Указанные задачи обеспечиваются тем, что в бескривошипном роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания изменяемой мощности, содержащем корпус, в котором ротор, имеющий до шести поршней с уплотнениями, установлен так, что при скольжении поршней по внутренней поверхности корпуса в определенных секторах корпуса образуются камеры расширения и сжатия. В камерах расширения и сжатия установлены клапаны для уменьшения компрессии, а также переключающий элемент, отключающий подачу топлива в камеру сгорания. При этом клапаны и переключающий элемент взаимодействуют по заданной программе таким образом, что позволяют отключить до одиннадцати рабочих циклов за один оборот ротора двигателя. Таким образом осуществляется уменьшение мощности двигателя порядка в 12 раз, что при установившихся режимах нагрузки двигателя обеспечивает существенную экономию топлива и, соответственно, повышенную экологичность предлагаемого двигателя.
На фиг.1 показана конструкция предлагаемого двигателя. На фиг.2 показан вариант переключающего устройства. На фиг.3 показан вид А-А фиг.2.
Двигатель содержит корпус 1, в котором установлен ротор 2, на котором установлено до шести поршней 3 с уплотнениями, обеспечивающих при скольжении по внутренней поверхности корпуса 1 в определенных секторах корпуса 1 камеры расширения 4 и сжатия 5. На корпусе 1 установлены топливные форсунки 6, обеспечивающие впрыск топлива во время рабочих циклов, а также клапана 7, обеспечивающие уменьшение компрессии в камерах расширения 4 и сжатия 5 во время нерабочих циклов. Воздушная заслонка 8 соединена с датчиком поворота воздушной заслонки 9.
Переключающий элемент 10 может быть выполнен, как изображено на фиг.2. На шлицевой части вала 11 двигателя установлены кулачковая втулка 12 и кулачковая втулка 13, способные перемещаться под воздействием электромагнитов 14 и 15 в заданных пределах. Шток 16 с одной стороны опирается на втулку 12, а с другой стороны на коромысло 17, нажимающее на клапан 7. Блок управления 18 определяет параметры нагрузки на валу 11 двигателя, а также параметры датчика поворота воздушной заслонки 9 и по заданной программе отключает до одиннадцати рабочих циклов за один оборот ротора двигателя, причем во время нерабочих циклов отключает подачу топлива через топливную форсунку 6.
Работа предлагаемого двигателя происходит следующим образом. При повороте ротора 2 от φ=0° до φ=45° обеспечивается такт впуска топливовоздушной смеси, от
φ=45° до φ=90° - такт сжатия и зажигания топливовоздушной смеси: от φ=90° до φ=135° - такт расширения и от φ=135° до φ=180° обеспечивается такт выпуска отработавших газов. Стрелками на фиг.1 показано направление впуска топливовоздушной смеси и выпуска отработавших газов. Мертвые точки поршень 3 проходит при углах поворота ротора 2, равных 0°, 45°, 90°, 135°, 180°. При установке в корпус 1 до шести поршней 3 за один оборот ротора 2 обеспечивается до 12 рабочих циклов при работе двигателя на полной мощности, при этом шток 16 скользит по кольцевой части втулки 12 и клапан 7 закрыт. При снижении нагрузки на валу 11 двигателя при установившимся режиме блок управления 18 циклически включает электромагнит 15, который перемещает по шлицевой части вала 11 втулку 13, при этом шток 16 начинает взаимодействовать с втулкой 13 и клапаны 7 начинают периодически открываться, уменьшая компрессию при прохождении ротора 2 тактов впуска и расширения, при этом во время отключения рабочих циклов отключается впрыск топлива форсункой 6. Блок управления 18, отключая электромагнит 15 по заданной программе, позволяет отключить до 11 рабочих циклов за один оборот ротора 2 и обеспечивает изменение регулировки оборотов двигателя в некоторых пределах при этом режиме. При увеличении оборотов двигателя при повышении нагрузки на вал 11 двигателя датчик поворота воздушной заслонки 9 передает сигнал в блок управления 18, который отключает электромагнит 15 и двигатель переходит в режим максимальной мощности. При максимальном закрытии воздушной заслонки 8 датчик поворота воздушной заслонки 9 передает сигнал в блок управления 18, который включает электромагнит 14, который по шлицевой части вала 7 перемещает втулку 12, при этом кулачковая втулка 12 взаимодействует со штоком 16, открывая периодически клапаны 7, уменьшая компрессию при прохождении ротора 2 тактов впуска и расширения, при этом во время отключения рабочих циклов отключается впрыск топлива форсункой 6. Кулачковая втулка 12 может иметь определенный участок без выступа и при прохождении которого клапаны 7 закрыты, при этом происходит впрыск топлива форсункой 6. Таким образом, за один оборот ротора 2 двигателя обеспечивается два рабочих цикла, осуществляя работу двигателя на холостых оборотах. При открытии воздушной заслонки электромагнит 14 отключается и двигатель переходит в режим максимальной мощности.
При выполнении бескривошипного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания изменяемой мощности в соответствии с изобретением повышение технических и эксплуатационных характеристик достигается за счет обеспечения количества рабочих циклов за один оборот ротора двигателя в соответствии с изменением нагрузки на валу двигателя.