Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння

1. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння, що містить принаймні одну секцію у вигляді корпуса з передньою та задньою кришками, виконаний в корпусі циліндр, в якому ексцентричнo розміщений на колінчастому валу ротор, шибер, виконаний у вигляді коливальної перегородки, який одним кінцем встановлений у корпусі з можливістю зворотно-поступального руху, а другим кінцем контактує з ротором, впускний та випускний клапани і камеру згоряння, який відрізняється тим, що корпус і ротор з'єднані між собою планетарною зубчастою передачею. 2. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що зубчас C2 2 86991 1 3 при переході газів між задньою та передньою камерами, та зменшенню ресурсу двигуна за рахунок нерівномірного зносу поверхні ротора. В основу винаходу поставлено задачу створити роторно-поршневий двигун, в якому за рахунок введення додаткових засобів залишити вісь миттєвого центра обертання нерухомою відносно центра обертання ротора., виключити тертя ковзання ротора по корпуса під час роботи та збільшити ресурс двигуна. 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 валі ротор, шибер, виконаний у вигляді коливальної перегородки, і який одним кінцем встановлений у корпусі з можливістю зворотно-поступального руху, а другим кінцем контактує з ротором, впускний та випускний клапани, і камеру згоряння, в якому відповідно до винаходу корпус і ротор з'єднані між собою планетарною зубчастою передачею. Зубчасте колесо з внутрішнім зачепленням планетарної передачі жорстко закріплене у корпусі, а рухоме зубчасте колесо з зовнішнім зачепленням жорстко закріплене на роторі. Вісь зубчастого колеса з внутрішнім зачепленням співпадає з віссю обертання колінчастого валу, а вісь зубчастого колеса з зовнішнім зачепленням співпадає з віссю ротора. Відношення ділильного діаметра зубчастого колеса з внутрішнім зачепленням до ділильного діаметра зубчастого колеса з зовнішнім зачепленням дорівнює відношенню діаметра циліндра корпуса до діаметра ротора. Планетарна зубчаста передача може бути встановлена в передній кришці, корпусі або задній кришці двигуна. Винахід пояснюється кресленнями, де показано на: Фіг.1 - Загальний вигляд двигуна, в якому планетарна зубчаста передача встановлена в передній кришці двигуна. Фіг.2 - Розріз в аксонометрії Фіг.1, в якому планетарна зубчаста передача встановлена в передній кришці двигуна. Фіг.3 - Розріз двигуна, в якому планетарна зубчаста передача встановлена в корпусі двигуна, Фіг.4 - Загальний вигляд двигуна, в якому планетарна зубчаста передача встановлена в задній кришці двигуна. Фіг.5 - Корпус двигуна з позначенням всіх отворів. Роторно-поршневий двигун містить корпус 1, у циліндричній порожнині (далі-циліндр) якого розташований колінчастий вал 2 циліндричного ротора 3, встановленого ексцентрично щодо осі обертання вала 2. В осьовому напрямку корпус закритий кришками - передньою 4 і задньою кришкою 5. У корпусі 1 і в кришках 4, 5 виконані циліндричні отвори, вісі яких паралельні осі циліндра в корпусі 1, і в яких встановлені поворотні клапани впускний клапан 6 і випускний клапан 7. Ці отвори сполучені із з'єднувальним каналом у задній кри 86991 4 шці 5, у якому розташована камера згоряння 8. Поворотні клапани зв'язані з ротором 3 за допомогою передачі, наприклад зубчастого ременя з передаточним відношенням 1:4, тобто чотирьом обертам ротора відповідає один оберт поворотних клапанів. Зубчастий ремінь умовно не показаний. Пластинчатий шибер 9 виконаний у вигляді коливальної перегородки, яка протилежним від ротора 3 кінцем встановлена у поворотному корпусі 10, розташованому у циліндричному отворі, виконаному у корпусі 1, вісь якого паралельна осі циліндра в корпусі 1, а другим - контактує з ротором 3. Корпус 10 має напрямну для шибера і оснащений механізмом (умовно не показаний), що забезпечує надійний контакт спряжених поверхонь ковзання ротора 3 і шибера 9. Таким механізмом може бути притискний елемент у вигляді пневматичного, гідравлічного або механічного, наприклад, пружинного пристрою. У задній кришці 5, виконаний отвір для встановлення свічки запалення 11. Відповідно до винаходу корпус 1 і ротор 3 з'єднані між собою планетарною зубчастою передачею. Згідно до конструктивного рішення, яке показаного на Фіг.1 і Фіг.2, планетарна зубчаста передача встановлена в передній кришці 4, для чого в кришці 4 виконано циліндричний отвір, вісь якого співпадає з віссю обертання колінчастого валу 2, в який встановлено нерухоме зубчасте колесо 12 з внутрішнім зачепленням. Рухоме зубчасте колесо 13 з зовнішнім зачепленням жорстко закріплено на роторі 3 за допомогою шпонки 14, вісь рухомого зубчастого колеса співпадає з віссю круглого ротора. Відношення ділильного діаметра нерухомого зубчастого колеса 12 до ділильного діаметра рухомого зубчастого колеса 13 дорівнює відношенню діаметра циліндра корпуса 1 до діаметра ротора 3. Планетарна зубчаста передача, встановлена в передній кришці 4 і закрита захисним кожухом (умовно не показаний). Згідно до ще одного конструктивного рішення (Фіг.3), нерухоме зубчасте колесо 12 встановлено в циліндричному отворі для встановлення виконується на торцевій поверхні корпуса 15, яка прилягає до відповідної торцевої поверхні кришки задньої 5. Таким чином планетарна зубчаста передача розташовується у порожнині, яка знаходиться між корпусом 15 та задньою кришкою 5. Згідно до ще одного конструктивного рішення (Фіг.4), циліндричний отвір для встановлення зубчастого колеса 12 виконаному на торцевій поверхні задньої кришки 16, яка протилежна поверхні, що прилягає до торця корпуса 1. При такому варіанті виконання планетарна зубчаста передача, встановлена в задній кришці 16 і закрита захисним кожухом (умовно не показаний). Робота запропонованого роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання здійснюється наступним чином. При усталеному русі впуск робочої суміші здійснюється через впускний клапан 6 в порожнину циліндра, обмежену внутрішньою поверхнею циліндра корпусу 1, ротором 3 та шибером 9, в якій циклічно утворюються передня та задня по напрямку обертання ротора 3 камери перемінного об'єму, стиснення робочої суміші, 5 запалювання робочої суміші, здійснення робочого ходу та випуск відпрацьованих газів через випускний клапан 7, причому, запалювання робочої суміші здійснюють у з'єднувальному каналі між впускним та випускним клапанами 6 і 7, в якому утворена камера згоряння 8. У положенні, коли ротор 3 розпочинає черговий оберт (тобто позначка 17 та лінія дотику ротора з циліндром співпадають з вертикальною віссю шибера, який в цей момент повністю втиснутий в порожнину корпуса), між поверхнею ротора та циліндра існує лише одна камера, яка в цю мить має максимальний обсяг. При подальшому обертанні ротора 3 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 9 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 9 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 9 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 7. Під час першого оберту перепускний канал 18 (Фіг.2) клапана 6 з'єднує отвір 19 (Фіг.5) у корпусі 1 з впускним каналом 20 - відбувається усмоктування робочої суміші в задню камеру двигуна. Перепускний канал 21 клапана 7 з'єднує отвір 22 корпуса і випускний канал 23. Після того, як тільки ротор 3 пройде нульову позначку, і лінія дотику поверхонь ротора і корпуса зміститься, зазначена камера стає передньою відносно шибера 9 і починає поступово зменшуватися, а між задньою стінкою шибера 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 21 зміщається, замикаючи передню камеру. Передня камера у цей час зменшується, робоча суміш у ній стискається, а клапан 7, продовжуючи рух, займаєтаке положення, при якому сполучається перепускний канал 24, отвір 25 корпуса і камера згоряння 8. Робоча суміш через перепускний канал 24 нагнітається в камеру згоряння 8. 86991 6 На початку третього оберту, після проходження ротором 3 позначки 0°, за допомогою свічі запалювання 11 відбувається запалення суміші в камері згоряння 8, а клапан 6, провертаючись, сполучає перепускний канал 25, камеру згоряння 8 і отвір 26 корпуса 1 і продукти згоряння, розширюючись, 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 24 з камерою згоряння 8 і отвором 22 у корпусі 1), подається в камеру згоряння. На початку четвертого оберту відбувається запалення суміші в камері згоряння 8, відкривається клапан 6 (сполучає перепускний канал 25, камеру згоряння 8 і отвір 26 корпуса 1), і продукти згоряння попадають у задню камеру, а з передньої камери гази, що відпрацювали, при сполученні перепускного каналу 21 у клапані 7 з випускним каналом 23 і отвором 25 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, ротор 3 і корпус 1 з'єднані планетарною зубчастою передачею за допомогою коліс 12 та 13. При роботі двигуна, якщо відношення ділильного діаметра зубчастого колеса 12 до ділильного діаметра зубчастого колеса 13 дорівнює відношенню діаметра циліндра корпуса 1 до діаметра ротора 3, миттєвий центр обертання ротора 3 розташований на лінії, яка належить зовнішній поверхні ротора 3 і паралельна до його твірної та перетинається з лінією ексцентриситетів (лінія, яка проходить через вісь обертання колінчастого валу 2 та вісь ротора 3 і є перпендикулярною до його твірної), що визначається позначкою 17. Таким чином, всі точки, що належать лінії, яка проходить через миттєвий центр обертання ротора та паралельна до його твірної, мають швидкість, яка дорівнює нулю, що виключає тертя ковзання між поверхнями ротора 3 та циліндра у корпусі 1. Таким чином, внаслідок того, що вісь миттєвого центра обертання ротора не змінює свого положення відносно центру обертання валу, і є в цьому відношенні нерухомою, зникає тертя ковзання між ротором та статором, що гарантує рівномірне нагрівання корпуса ротора та, отже, рівномірне його розширення внаслідок температурних деформацій, що призводить до зменшення втрат, які виникають при переході газів між задньою та передньою камерами, та збільшенню ресурсу двигуна, за рахунок рівномірного зносу поверхні ротора. 7 86991 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 86991 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