Роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання

Винахід відноситься до пристроїв для перетворення енергії згорання палива в механічну роботу. Аналогом вищевказаного винаходу являється роторно-лопатний двигун, описаний в журналі "Моделістконструктор" №8 за 1987 рік "Москва, К-30 ГСП стор.41, рис.4. Найближчим аналогом, є "Роторно-поршнева машина" по авт. св. за №1315624, Бюл. №21 від 07.06.1987р. Для аналога не створено надійного механізму точного руху лопастей відносно одна одної (стор.43 2-й абзац правосторонньої колонки). Механізм для синхронізації руху поршневих елементів в машині найближчого аналога вирішує завдання точного руху лопатей, але тільки з однією камерою згорання в циліндрі, що приводить до значних радіальних навантажень підшипників вихідного вала, а складність виготовлення опорного кулака по епітрохоїді зменшує надійність двигуна і його економічність. Тому в запропонованому варіанті застосовано опорно-паралелограмний силовий механізм з двома і більше виступами бігової синхронізуючої доріжки, за допомогою якої реалізується чотиритактний робочий цикл з двома і більше камерами згорання кільцевого циліндра. Саме кількість виступів синхронізуючої доріжки визначає кут відхілення поршневих елементів, і їх кількість в циліндрі двигуна. Задачею винаходу є створення такого двигуна, який завдяки нового розміщення поршневих елементів та механізму синхронізації дозволив би одержати в циліндрі два і більше одночасних спалахи горючої суміші. Поставлена задача вирішується тим, що роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання містить корпус з кільцевим циліндром, круговим картером та боковими кришками, розміщені в циліндрі на вихідному валу маточини з поршневими елементами двосторонньої дії, згідно винаходу, поршневі елементи попарно закріплені в розташованих на вихідному валу двох маточинах, кожна з яких кінематично зв'язана силовим паралелограмним механізмом, в вершинах якого встановлені опорні ролики, що спираються на бігову синхронізуючу доріжку з парними виступами, поверхня яких виконана у вигляді замкнутої кривої з параметрами, що дозволяють одержати відхилення поршневих елементів однієї маточини і другої на кут, що дорівнює 360°/2n, де n - кількість виступів синхронізуючої доріжки. Крім цього, роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання додатково містить випускні вікна, які виконані з малим початковим поперечним перерізом з поступовим збільшенням його в кінці такту випуску, а також містить впускні вікна, які з'єднані з випускними на початку впускного такту. На Фіг.1 показано схему двигуна в розрізі по С-С Фіг.3 з однією камерою згорання і 4 поршневими елементами. На Фіг.2 - той же двигун - з двома камерами згорання. На Фіг.3 - поздовжній розріз двигуна по А-А Фіг.1 і Фіг.2. На Фіг.4 показано опорно-паралелограмний механізм з двома виступами синхронізуючої доріжки. На Фіг.3 подано схему з чотирма виступами бігової доріжки. НА Фіг.6 - з шістьма, а на Фіг.7 - з вісьмома виступами бігової синхронізуючої доріжки і відповідною кількістю поршневих елементів, камер згорання та газорозподільчих вікон. Складається двигун з кільцевого циліндра 1, бокових кришок 2, розміщених в циліндрі поршневих елементів 3 з ущільнюючими пластинами 4, які підпружинені еспандерами 5. Поршневі елементи 3 попарно встановлені на малій 6 і великій 7 маточинах з торцевим ущільненням 8. Мала маточина 6 пальцями 9 нерухомо закріплена на валу 10, а велика - на роликовому підшипнику 28. На хвостовику маточини 7 пальцями 11 встановлено повідки 12, які пальцями 13 кінематично з'єднані з ланками 16 силового паралелограмного механізму. Так само і вал 10 повідками 14 з'єднаний з ланками 16 (див. Фіг.3 і Фіг.4). Вал 10 розміщений в кришках 2 на підшипниках 15. Вершини ланок 16 силового паралелограма з'єднано осями 17 опорних роликів 18, які опираються на опорно синхронізуючу доріжку шайби 19, яка болтами 20 кріпиться в картері 21. В корпусі 1 виготовлено випускні 24 і впускні 25 вікна газорозподілу та розміщено органи запалювання 26. Вал ущільнено сальниками 27. Кріпиться двигун до машини площиною 29 чи провушинами 30. Працює двигун слідуючим чином. При початковому провертанні вала 10, він своїми повідками 12 через ланки 16 та ролики 18 створює коливальний рух між маточинами 6 і 7, а між їхніми поршневими елементами замкнуті перемінні об'єми, де і реалізуються чотири такти робочого циклу: в об'ємі "І"- кінець стиску і початок робочого такту, в об'ємі "ІІ" - робочий такт і початок випуску, в об'ємі "ІІІ" - кінець випуску і початок впуску, в об'ємі "ІV"-кінець впуску і початок стиску. Поскільки кожен поршневий елемент працює як фронтальною так і тильною сторонами, то за розрахунковий кут повороту вала 10 проходить повний робочий цикл. Цей кут j=360° /2п, де "п" - кількість виступів синхронізуючої доріжки. Тому в однокамерному двигуні реалізується за один оберт вала чотири робочі такти, в двокамерному вісім, в чотирикамерному - 32 (Фіг.5), в щестикамерному - 128 (Фіг.7), де камери позначені ломаними стрілками, а вікна газорозподілу - доцентровою - впускне, відцентровою - випускне. Кількість камер можна кратно збільшувати і при 20-тьох - двигун стає адекватним 3200 поршневому рядному аналогові, тобто переходить в турбінний ряд. Синхронізуюча доріжка може бути виконана як з внутрішньою, так і з зовнішньою біговою поверхнею. В двигунах з двома і більше камерами згорання спалахи відбуваються у діаметрально протилежних камерах одночасно, тому радіальні сили на підшипниках вала відсутні (на відміну від аналога чи найнижчого аналога. Відстріл відпрацьованих газів відбувається спочатку в малий переріз випускного вікна, а виштовхування їх - у повний перерив площини цього вікна і в кінці випуску має місце перекриття фаз газорозподілу - проходить продувка міжпоршневого простору інерційним потоком впускного повітря. Така схема випуску дає можливість обійтися без глушника, та підвищити екологію роботи двигуна. Наявність малої кількості деталей збирання, технологічність їх виготовлення і недефіцитність матеріалів, простота зборки і випробування, надійність ущільнення робочих об'ємів дає підставу віднести виготовлення двигуна до високих технологій, а сам двигун - до високо обертових, потужних і легких, економічних і екологічних типів машин.