Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння з золотниковим газорозподільним механізмом

1. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння з золотниковим газорозподільним механізмом, що містить принаймні одну секцію у вигляді корпусу, закритого передньою та задньою кришками, виконаний в корпусі циліндр, в якому ексцентрично розміщений на колінчастому валу двигуна ротор, шибер, який встановлений одним кінцем у корпусі з можливістю зворотнопоступального руху, а другим кінцем контактує з ротором, золотниковий газорозподільний механізм і камеру згоряння, який відрізняється тим, що золотник газорозподільного механізму встановлено на розподільному валу, кінематично зв'язаному з колінчастим валом двигуна. 2. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння за п. 1, який відрізняється тим, що розподільний вал розташований у корпусі газорозподільного механізму, встановленому у проміжній кришці. C2 2 (11) 1 3 Конструкція відомого роторно-поршневого двигуна внутрішнього згоряння має наступні недоліки. Встановлення шибера між двома кінематично зв'язаними роторами веде до збільшення габаритів конструкції. Сам газорозподільний механізм має відносно великий мертвий об'єм. Крім того, надійна робота шибера і, відповідно, газорозподільного механізму потребує точного виготовлення, встановлення і синхронізації роботи обох циліндрів. В основу винаходу поставлено задачу створити роторно-поршневий двигун з золотниковим газорозподільним механізмом, в якому робота газорозподільного механізму не залежить від типу, конструкції і розташування компресорної секції. Поставлена задача вирішується тим, що у роторно-поршневому двигуні внутрішнього згорання, що містить принаймні одну секцію у вигляді корпусу, закритого передньою та задньою кришками, виконаний в корпусі циліндр, в якому ексцентрично розміщений на колінчастому валі двигуна ротор, шибер, встановлений одним кінцем у корпусі з можливістю зворотно-поступального руху, а другим кінцем контактує з ротором, газорозподільний механізм, і камеру згоряння, в якому відповідно до винаходу золотник газорозподільного механізму встановлено на розподільчому валу, кінематично зв'язаному з колінчастим валом двигуна. Золотник розташований у корпусі механізму газорозподілу, який встановлюється у проміжній кришці. Проміжна кришка встановлена за задньою кришкою двигуна. Проміжна кришка може бути встановлена перед передньою кришкою двигуна. Кінематичний зв'язок золотника з колінчастим валом двигуна виконано у вигляді зубчастої передачі, в якій одне зубчате колесо встановлено на розподільчому валу, а інше - на валу колінчастого вала ротора. Кінематичний зв'язок золотника з колінчастим валом двигуна може бути виконано у вигляді зубчастого ременя, ланцюгової передачі, або іншої передачі, яка забезпечує кінематичний зв'язок між ними. Золотник може бути розташований у корпусі механізму газорозподілу, встановленому у передній кришці або у корпусі механізму газорозподілу, встановленому задній кришці. Винахід пояснюється кресленнями, де показано на: Фіг. 1 - Розріз в аксонометрії двигуна, в якому золотник встановлений на розподільчому валу і розташований у корпусі механізму газорозподілу, який встановлюється у проміжній кришці, яка встановлена за задньою кришкою двигуна Фіг. 2 - Загальний вигляд золотника. Фіг. 3 - Розріз в аксонометрії двигуна, в якому золотник встановлений на розподільчому валу і розташований у корпусі механізму газорозподілу, який встановлюється у проміжній кришці, яка встановлена перед передньою кришкою двигуна Фіг. 4 - Процеси які відбуваються у двигуні при повороті колінчастого вала ротора на 10°. Фіг. 5 - Робота газорозподільного механізму при повороті колінчастого вала ротора на 10°. 86990 4 Фіг. 6 - Процеси які відбуваються у двигуні при повороті колінчастого вала ротора на 40°. Фіг. 7 - Робота газорозподільного механізму при повороті колінчастого вала ротора на 40°. Фіг. 8 - Процеси які відбуваються у двигуні при повороті колінчастого вала ротора на 75°. Фіг. 9 - Робота газорозподільного механізму при повороті колінчастого вала ротора на 75°. Фіг. 10 - Процеси які відбуваються у двигуні при повороті колінчастого вала ротора на 230°. Фіг. 11 - Робота газорозподільного механізму при повороті колінчастого вала ротора на 230°. Роторно-поршневий двигун (Фіг.1) містить корпус 1, у циліндричній порожнині якого розташований колінчастий вал 2 ротора 3, встановленого ексцентрично щодо осі обертання вала. В осьовому напрямку корпус закритий кришками - передньою 4 і задньою 5. Пластинчатий шибер 6 встановлений в поворотному корпусі 7, який має напрямну для шибера. Поворотний корпус 7 розташований у циліндричному отворі, виконаному у корпусі 1 та кришках 4 та 5 на спільній осі паралельній осі циліндра корпусу 1. До задньої кришки 5 прилягає проміжна кришка 8. Механізм газорозподілу виконаний у вигляді золотника 9, який має отвір складної форми (Фіг.2), встановленого на валу 10 (далі розподільчому валу) і розташованого у корпусі 11 механізму газорозподілу. Корпус 11 механізму газорозподілу встановлюється у отворі, виконаному у проміжній кришці 8. У задній кришці 5 виконано отвір для сполучення камери згоряння з паливною системою через отвір, виконаний у золотнику 9. Розподільчий вал 10, встановлений в підшипниках 12 і кінематично зв'язаний з колінчастим валом 2 ротора 3. Кінематичний зв'язок встановлюється за допомогою встановлення зубчастої передачі 13. Свічки запалення 14 розташовані у отворах, виконаних на боковій поверхні корпуса 1. Згідно до ще одного конструктивного втілення, проміжна кришка 15 розташована з іншого боку, по відношенню до корпусу 1, і прилягає до передньої кришки 4 (Фіг.3). У іншому конструктивному втіленні отвір для встановлення корпусу 11 механізму газорозподілу може бути виконаний і у задній кришці (умовно не показано). У іншому конструктивному втіленні отвір для встановлення корпусу 11 механізму газорозподілу може бути виконаний і у передній кришці (умовно не показано). Згідно до ще одного конструктивного втілення кінематичний зв'язок золотника 9 з колінчастим валом 2 ротора 3 встановлено за допомогою зубчастого ременя, який натягається на провідне зубчасте колесо, встановлене на колінчастому валу 2 ротора 3, та ведене зубчасте колесо, встановлене на розподільчому валу 10. У ще іншому конструктивному втіленні кінематичний зв'язок золотника 9 з колінчастим валом двигуна встановлено за допомогою ланцюгової передачі, в якій провідна зірочка встановлюється на колінчастому валу 2 ротора 3, а ведена - на розподільчому валу 10. Робота запропонованого роторно-поршневого двигуна відбуваються наступним чином. У поло 5 женні, 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 порожнині корпуса), між поверхнею ротора та циліндра існує тільки одна камера, яка в цю мить має максимальний обсяг, і в якій відбувається процес випуску. При подальшому обертанні ротора 3 за годинниковою стрілкою лінія дотику поверхонь ротора і корпуса зміщується, зазначена камера починає поступово зменшуватись, а між лінією дотику поверхонь ротора і корпуса і задньою стінкою шибера 6 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 6 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 колінчастого вала виконую різні функції. В той же самий час, між передньою стінкою шибера 6 та циліндричними поверхнями корпуса 1 та ротора 3, обмеженими лінією взаємного дотику, циклічно утворюється камера перемінного об'єму (умовно названа передньою камерою), з якої незалежно від кута повороту колінчастого вала 2 продукти згоряння через випускний канал 18 виводяться до вихідного тракту. Канал 19 призначений для постачання охолоджувальнозмащувальної рідини до вузла корпус 7 - шибер 6. При повороті колінчастого вала 2 з початкового стану (позначка 17 та лінія дотику ротора з циліндром співпадають з вертикальною віссю шибера, який в цей момент втиснутий в порожнині корпуса 7 - нульова позначка) до 10°, об'єм передній камери зменшується і в ній відбувається випуск продуктів згоряння з попереднього оберту, в той час як задня камера тільки утворюється (Фіг.4). Вікно 20 у золотнику не перетинається з вікном 21 у задній кришці (Фіг. 5), причому золотник 9 обертається у напрямку протилежному, напрямку обертання колінчастого вала 2 (проти годинникової стрілки). Цикл впуску паливно-повітряної суміші у задню камеру відбувається при повороті колінчастого вала на кут від 10° до 70°, при цьому її об'єм поступово збільшується і наприкінці циклу дорівнює об'єму камери згоряння; в передній камері відбу 86990 6 вається процес випуску, відповідний об'єм продовжує зменшуватись (Фіг.6). Під час процесу впуску вікно 20 золотника перетинається з вікном 21 у задній кришці (Фіг. 7) і, таким чином, з'єднує задню камеру, яка виконує функції камери впуску, з трактом подачі паливно-повітряної суміші. При куті повороту колінчастого вала 2, який дорівнює 75°, задня камера перетворюється на камеру згоряння, де свічки запалення 14 запалюють запасену паливно-повітряну суміш (Фіг. 8). Золотник 9 займає позицію, в якій вікно 20 золотника та вікно 21 у задній кришці вже не мають спільної площі (Фіг. 9). Об'єм передньої камери продовжує зменшуватись, в ній триває цикл випуску. Після того, як процес згоряння відбувається, задня камера перетворюється у камеру розширення, де продукти згоряння здійснюють тиск на ротор 3, який, у свою чергу, передає зусилля на колінчастий вал 2 (Фіг. 10), при цьому вікно 20 золотника не перетинається з вікном 21 у задній кришці (Фіг. 11). Робочий хід в задній камері, починається при куті повороту колінчастого вала 2, який становить близько 75°, а закінчується тоді, коли умовна лінія дотику ротора з циліндром співпадає з лінією, яка обмежує площу випускного каналу 18 знизу (кут повороту колінчастого вала 2 дорівнює приблизно 325° ). Протягом циклу розширення у задній камері, у передній камері триває цикл випуску. Після того, як лінія дотику ротора 3 з циліндром переміщується по годинниковій стрілці вище за лінію, яка обмежує площу випускного каналу 18 знизу, задня камера перетворюється з камери розширення на камеру випуску. Коли ротор 3 пройде нульову позначку, і лінія дотику поверхонь ротора і корпуса зміститься, зазначена камера стає передньою відносно шибера 6 і починає поступово зменшуватися, а між задньою стінкою шибера 6 та циліндричними поверхнями корпуса 1 та ротора 3, обмеженими лінією взаємного дотику, утворюється нова задня камера. Таким чином, завдяки тому, що газорозподільний механізм відокремлений від шибера, а його золотник встановлений на розподільчому валу і знаходиться в окремому нерухомому корпусі, виключаються втрати, пов'язані з наявністю мертвого об'єму, зменшуються габарити і здешевлюється конструкція. 7 86990 8 9 86990 10 11 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 86990 Підписне 12 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