Двигун внутрішнього згорання роторно-поршневий

1. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання, що містить принаймні одну секцію у вигляді корпуса з передньою та задньою кришками, виконаний в корпусі циліндр, в якому ексцентрично розміщений на колінчастому валу ротор, шибер, який виконаний у вигляді коливальної перегородки і встановлений одним кінцем у корпусі з можливістю зворотно-поступального руху, а другим кінцем контактує з ротором, впускний та випускний клапани і камеру згоряння, який відрізняється тим, що шибер з'єднаний з колінчастим валом жорстким кінематичним зв'язком. 2. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання за п. 1, який відрізняється тим, що жорст C2 2 86989 1 3 Поставлена задача вирішується тим, що у роторно-поршневому двигуні внутрішнього згорання, що містить принаймні одну секцію у вигляді корпуса з передньою та задньою кришками, виконаний в корпусі циліндр, в якому ексцентрично розміщений на колінчастому валу ротор, шибер, встановлений одним кінцем у корпусі з можливістю зворотнопоступального руху і виконаний у вигляді коливальної перегородки, а другим кінцем контактує з ротором, впускний та випускний клапани, і камеру згорання, в якому відповідно до винаходу шибер з'єднаний з ексцентриковим валом жорстким кінематичним зв'язком. Жорсткий кінематичний зв'язок між шибером і колінчастим валом виконано у вигляді встановлених на колінчастому валу з обох боків ротора шатунів, жорстко з'єднаних з шибером. Жорсткий кінематичний зв'язок між шибером і колінчастим валом може бути встановлено через допоміжний колінчастий вал, на який встановлено верхній кінець шибера, причому допоміжний колінчастий вал кінематично зв'язаний з колінчастим валом ротора. Допоміжний колінчастий вал та колінчастий вал ротора можуть бути зв'язані між собою за допомогою зубчастого ременя, ланцюгової передачі, зубчастої передачі, або іншої передачі, яка забезпечує їх синхронну взаємодію. Винахід пояснюється кресленнями, де показано на: Фіг. 1 - Розріз в аксонометрії двигуна, в якому жорсткий кінематичний зв'язок між шибером і колінчастим валом виконано у вигляді встановлених на колінчастому валу з обох боків ротора шатунів, жорстко з'єднаних з шибером. Фіг. 2 - Загальний вигляд роторно поршневого двигуна (вид спереду). Фіг. 3. - Загальний вигляд шибера-шатуна відповідно до Фіг. 1. Фіг. 4 - Загальний вигляд двигуна, в якому жорсткий кінематичний зв'язок між шибером і колінчастим валом встановлено через допоміжний колінчастий вал. Фіг. 5 - Розріз Фіг. 4 по площині, яка співпадає з площиною симетрії корпуса, (по вертикальній площині, яка проходе через вісь обертання валу). Фіг. 6 - Корпус двигуна з позначенням усіх отворів відповідно до Фіг. 1. Фіг. 7 - Загальний вигляд шибера відповідно до Фіг. 4. Роторно-поршневий двигун (Фіг.1) містить корпус 1, у циліндричній порожнині якого (далі циліндр) розташований колінчастий вал 2 ротора 3, встановленого ексцентрично щодо осі обертання валу. В осьовому напрямку корпус закритий кришками - передньою 4 і задньою 5. У корпусі 1 та в кришках 4 та 5 виконані циліндричні отвори, осі яких є паралельними з віссю циліндра корпуса 1, і в яких установлені поворотні впускний 6 і випускний 7 клапани (Фіг. 2). Поворотні клапани зв'язані з колінчастим валом ротора за допомогою передачі, наприклад зубчастого ременя. Зубчастий ремінь умовно не показаний. Відповідно до винаходу, пластинчатий шибер 8 за допомогою болтівштифтів 9 з'єднаний з планкою 10 (Фіг.3), яка че 86989 4 рез шатуни 11 знаходиться у жорсткому кінематичному зв'язку з колінчастим валом 2 ротора 3. Нижня торцева поверхня 12 шибера 8 виконана у вигляді циліндру, діаметр якого дорівнює діаметру ротора 3, причому твірна цієї поверхні паралельна твірній циліндра, виконаного у корпусі 1, а внутрішні нормалі цих циліндрів направлені у одному напрямку. .Шибер 8 встановлений поворотному корпусі 13, який має напрямну для шибера. Корпус 13 розташований у циліндричному отворі, виконаному у корпусі 1 та кришках 4 та 5. Його вісь паралельна осі циліндра в корпусі 1. Зазор між шибером 8 та ротором 3 є постійним і може регулюватися, наприклад за допомогою прокладок 14. У задній кришці 5 виконаний отвір для встановлення свічі запалення 15. Згідно до іншого конструктивного втілення (Фіг.4), верхній кінець шибера 16 за допомогою шарніра встановлено на допоміжному колінчастому валу 17, який встановлений паралельно з колінчастим валом 2 ротора 3, причому вісі обертання валів 2 та 17 знаходяться у одній вертикальній площині, їх ексцентрики є однаковими, а вали кінематично пов'язані між собою. Другий кінець шибера 16 встановлений в корпусі 18, який має напрямну для шибера. Корпус 18 має можливість зворотно-поступального руху у напрямній, виконаній у корпусі 19. Корпус 19 закритий переднюю 20 і задньою 21 кришками, в яких зроблені пази для корпуса 18. Обертання допоміжного вала 17 здійснюється за допомогою встановлення механічної передачі між ним та валом 2 (Фіг. 5). Реалізувати таку передачу можна, наприклад, за допомогою встановлення на валах провідного 22 і веденого 23 коліс, які зв'язані зубчастим ременем 24. В процесі роботи двигуна в порожнині циліндра, яка обмежена внутрішньою поверхнею циліндра, кришками 4 та 5, ротором 3 та шибером 8, в якій циклічно утворюються передня та задня по напрямку обертання ротора камери перемінного об'єму. На першому оберті здійснюють впуск робочої суміші в задню камеру і випуск газів із передньої камери, на другому оберті після перетворення задньої камери в передню і утворення нової задньої камери, здійснюють стиснення в новоутвореній передній камері впуск робочої суміші в новоутворену задню камеру, на третьому оберті здійснюють робочий хід в наступній новоутвореній задній камері і стиснення в наступній новоутвореній передній камері, на четвертому оберті здійснюють робочий хід в наступній новоутвореній задній камері і випуск із наступної новоутвореної передньої камери, і далі цикл повторюють, як з першого оберту. Впуск робочої суміші здійснюється через впускний клапан 6 в порожнину циліндра, обмежену внутрішньою поверхнею циліндра корпуса 1, ротором 3 та шибером 8, в якій циклічно утворюються передня та задня по напрямку обертання ротора 3 камери перемінного об'єму, стиснення робочої суміші, запалювання робочої суміші, здійснення робочого ходу та випуск відпрацьованих газів через випускний клапан 7, причому, запалювання робочої суміші здійснюють у з'єднувальному кана 5 лі між впускним та випускним клапанами 6 і 7, в якому утворена камера згоряння 25. У положенні, коли ротор 3 розпочинає черговий оберт (тобто позначка 26 та лінія дотику ротора з циліндром співпадають з вертикальною віссю шибера, який в цей момент повністю втиснутий в порожнині корпуса), між поверхнею ротора та циліндра існує лише одна камера, яка в цю мить має максимальний обсяг. При подальшому обертанні ротора З за годинниковою стрілкою, як тільки ротор проходить цю позначку, лінія дотику поверхонь ротора і корпуса зміщується, зазначена камера починає поступово зменшуватись, а між лінією дотику поверхонь ротора і корпуса і задньою стінкою шибера 8 утворюється і поступово збільшується новоутворена чергова камера. Отже, при обертанні колінчастого вала 2 ротор 3 обкочується по внутрішній поверхні корпуса 1, і між задньою стінкою шибера 8 та циліндричними поверхнями корпуса 1 та ротора 3, обмеженими лінією взаємного дотику, циклічно утворюється камера перемінного об'єму (умовно названа задньою камерою), яка залежно від кута повороту змінюється за розміром і функцією. В той же час. між передньою стінкою шибера 8 та циліндричними поверхнями корпуса 1 та ротора 3, обмеженими лінією взаємного дотику, циклічно утворюється камера перемінного об'єму (умовно названа передньою камерою), яка також залежно від кута повороту змінюється за розміром і функцією. Причому, задня камера при обертанні ротора 3 виникає, збільшується за об'ємом до максимального і в момент початку наступного оберту перетворюється в передню камеру, тобто в камеру, розташовану перед передньою стінкою шибера 8. Під час першого оберту перепускний канал 27 (Фіг.6) клапана 6 з'єднує отвір 28 у корпусі 1 з впускним каналом 29 - відбувається усмоктування робочої суміші в задню камеру двигуна. Перепускний канал 30 клапана 7 з'єднує отвір 31 корпуса і випускний канал 32. Після того, як тільки ротор 3 пройде нульову позначку, і лінія дотику поверхонь ротора і корпуса зміститься, зазначена камера стає передньою відносно шибера 8 і починає поступово зменшуватися, а між задньою стінкою шибера 8 та циліндричними поверхнями корпуса 1 та ротора 3, обмеженими лінією взаємного дотику, утворюється нова задня камера. Під час другого оберту відбувається усмоктування робочої суміші в новоутворену задню камеру двигуна. Клапан 7 до цього моменту провертається, перепускний канал 30 зміщається, замикаючи передню камеру. Передня камера у цей час зменшується, робоча суміш у ній стискається, а клапан 7, продовжуючи рух, займає таке положення, при якому сполучається перепускний канал 33, отвір 34 корпуса і камера згоряння 25. Робоча суміш через перепускний канал 33 нагнітається в камеру згоряння 25. На початку третього оберту, після проходження ротором 3 позначки 0°, за допомогою свічі запалювання 15 відбувається запалення суміші в камері згоряння 25, а клапан 6, провертаючись, сполучає перепускний канал 35, камеру згоряння 25 і отвір 36 корпуса 1 і продукти згоряння, розши 86989 6 рюючись, спрямовуються в задню камеру, прагнуть збільшити її обсяг, здійснюючи тиск на ротор, який, у свою чергу, передає зусилля на колінчастий вал. Процес розширення продовжується до досягнення ротором позначки 0°, тобто до збільшення задньої камери до максимального обсягу. Під час цього у передній камері стискується наступна порція робочої суміші і при відкритті клапана 7 (сполученні перепускного каналу 33 з камерою згоряння 25 і отвором 31 у корпусі 1), подається в камеру згоряння. На початку четвертого оберту відбувається запалення суміші в камері згоряння, відкривається клапан 6 (сполучає перепускний канал 35, камеру згоряння 25 і отвір 36 корпуса 1), і продукти згоряння попадають у задню камеру, а з передньої камери гази, що відпрацювали, при сполученні перепускного каналу 30 у клапані 7 з випускним каналом 32 і отвором 34 у корпусі витісняються у випускний канал. Гази, що відпрацювали, витісняються з передньої камери у випускний канал на початку п'ятого оберту, коли в новоутворену задню камеру усмоктується чергова порція робочої суміші, тобто, починається наступний цикл (див. перший оберт). Відповідно до винаходу, постійний зазор між зовнішньою поверхнею ротора 3 та торцевою поверхнею 12 шибера 8 забезпечується тим, що відстань між віссю ексцентрика колінчастого вала 2, на якому розташований ротор 3 і лінією, яка проходить через точку, що є центром дуги циліндричної поверхні 12 паралельно твірній цієї поверхні, є незмінною при обертанні вала, завдяки тому, що розміри шатунів 11, планки 10 і шибера 8 є постійними, а самі ці елементи жорстко зв'язані між собою. Відповідно до винаходу, при застосуванні іншого конструктивного виконання, постійний зазор між торцевою поверхнею шибера 16 та ротора 3 забезпечується тим, що відстань між віссю ексцентрика колінчастого валу 2 на якому розташований ротор 3 і лінією, яка проходить через точку, що є центром дуги циліндричної поверхні торця шибера, паралельно твірній цій поверхні, є незмінною при обертанні вала, завдяки тому що відстань між колінчастим валом 2 ротора 3 і допоміжним колінчастим валом 17 є постійною, їх ексцентрики є однаковими, вали кінематично зв'язані між собою за допомогою зубчастого ременя 24, а відстань між віссю обертання допоміжного колінчастого валу 17 є постійною завдяки конструкції шибера 16 (Фіг. 7). З наведеного прикладу видно, що починаючи відлік з впуску, на першому оберті здійснюють впуск робочої суміші в задню камеру і випуск газів із передньої камери, на другому оберті після перетворення задньої камери в передню і утворення нової задньої камери, здійснюють стиснення в новоутвореній передній камері впуск робочої суміші в новоутворену задню камеру, на третьому оберті здійснюють робочий хід в наступній новоутвореній задній камері і стиснення в наступній новоутвореній передній камері, на четвертому оберті здійснюють робочий хід в наступній новоутвореній задній камері і випуск із наступної новоутвореної 7 передньої камери, і далі цикл повторюють, як з першого оберту. Таким чином, встановлення шибера-шатуна з регульованим зазором виключає тертя між шибером та ротором і гарантує за допомогою додаткової можливості регулювання довжини шиберної частини мінімальний постійний надійний зазор між 86989 8 поверхнями ротора та шибер-шатуна. Це підвищує надійність двигуна за рахунок наявності жорсткого кінематичного зв'язку між шибером та колінчастим валом, та спрощує конструкцію у порівнянні з прототипом (немає необхідності встановлення притискного елементу). 9 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 86989 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601