Двигун внутрішнього згоряння з хитним ротором-поршнем
Номер патенту: 66572
Опубліковано: 17.05.2004
Автори: Ліпнєвєнко Валентин Андрійович, Лук'янова Маргарита Валентинівна
Формула / Реферат
1. Двигун внутрішнього згоряння з хитним ротором-поршнем, який містить корпус з виконаною в ньому кільцевою камерою, яка обмежена з торців бічними кришками і в якій розміщені перегородки з камерами завихрення, що жорстко закріплені до корпусу, а на вхідному валу установлений ротор-поршень, що має маточину з виїмками для переливу паливної суміші і щонайменше дві лопаті, які утворюють з перегородками дві робочі та нагнітальні порожнини, запалювальні свічки, зв'язані з корпусом, вікна впуску паливної суміші та випуску відпрацьованих газів, мастильно-охолоджувальні канали, що розміщені на вхідному валу та роторі-поршні, а також механізм приводу ротора-поршня, установлений на двох паралельних валах і який включає кривошипно-шатунний механізм, який відрізняється тим, що корпус двигуна виконаний з діаметрально протилежно розміщеними пазами Т-подібної форми, всередині яких розташовані стрижні з обмотками, які контактують з внутрішньою поверхнею охоплюючої їх пластини С- подібної форми, що має заглиблення в середній частині для установлювання запалювальної свічки, причому в стрижнях виконані канали для їх охолодження та обмоток, які зв'язані з каналами для підводу та відводу пластини, а в перегородках радіальні пази, що мають вихід в камери завихрення, навпроти яких розміщені оглядові вікна, що виконані на одній із бічних кришок корпусу, при цьому в кривошипі механізму приводу ротора-поршня, установленому на вихідному валу, виконаний паз, в якому розташований з можливістю переміщення вздовж його осі палець кривошипа, а запалювальні свічки виконані з центральними електродами, закріплені в перегородках корпусу і їх електроди введені в камери завихрення, навпроти різьбових електродів, які установлені на протилежних сторонах однієї із лопатей ротора-поршня, перпендикулярно до її бічних поверхонь, з зазором "а" між зовнішнім діаметром різьбових кінців цих електродів та центральними електродами запалювальних свічок, на висоті , визначеної із виразу:
, де
- висота від горизонтальної осі ротора-поршня до бічної поверхні лопаті,
- висота від горизонтальної осі ротора-поршня до кінця різьбового електрода,
- відстань від вертикальної осі ротора-поршня до осі різьбового електрода,
- кут повороту ротора-поршня випередження запалювання до верхньої мертвої точки або нижньої мертвої точки.
2.Двигун за п. 1, який відрізняється тим, що ротор-поршень виконаний із магнітнотвердого матеріалу з радіальним направленням намагніченості відносно його осі хитання, корпус, кришка та вихідний вал - із немагнітного матеріалу, а корпусні деталі - пластина та стрижні - із електротехнічної сталі.
3. Двигун за п. 1, який відрізняється тим, що паз в кривошипі механізму приводу ротора-поршня виконаний овальної форми та його довжина l вибрана із умови повороту ротора-поршня на кут і визначена із виразу:
, де
- шлях, пройдений ротором-поршнем при повороті за кут
, визначений хордою,
- радіус установлювання кривошипа на вихідному валу,
- діаметр пальця кривошипа,
- кут повороту ротора поршня при переміщенні пальця в пазу кривошипа.
4. Двигун за п. 1, який відрізняється тим, що для забезпечення необхідного зазору "а" між різьбовими та центральними електродами запалювальних свічок установлені регулювальні кільця, які розміщені між корпусом та запалювальними свічками.
Текст
Винахід відноситься до машинобудування, зокрема, до двигунобудування, а саме, до двигунам з хитними робочими органами. Відомий роторний двигун внутрішнього згоряння містить корпус з кільцевою робочою камерою, співвісні робочі вали з установленими на них лопатями, які утворюють в кільцевій камері чотири робочі і нагнітальні (неробочі) порожнини, вихідний вал і механізм приводу лопатей, установлений на робочих валах, який кінематично зв'язує їх з вихідним валом і включає шестірню, закріплену жорстко на корпусі співвісно з робочими валами, кривошипні механізми, постачені зубчатими колесами-сателітами та повзунами, установленими попарно-протилежно і кінематично зв'язані з вихідним валом, при цьому зубчаті колеса входять в зачеплення з нерухомою шестірнею, закріпленою на корпусі, а повзуни містяться в пазах хрестовини, установлених на робочих валах. Для підвищення надійності роботи роторного двигуна вихідний вал і механізм приводу постачені зубчатими колесами, які перебувають в зачепленні, причому зубчате колесо механізму приводу має внутрішні спиці, на робочих валах установлені зубчаті сектори, в зачепленні з якими перебувають конічні шестірні, які установлені на спицях і зв'язані жорстко з пружинами кручення, робочі вади постачені механізмом стабілізації кутової швидкості, який складається Із двох балансирів, зв'язаних між собою пружинами і постачених роликами, та профілірованого кулачка, установленого з можливістю повороту на корпусі машини і постаченого рукояткою для повороту.(Див. а.с. №1442683 "Роторний двигун внутрішнього згоряння", МПК7 F02В53/00, 07.12.88). Вадою цього двигуна є складність його конструкції, яка викликана наявністю механізму приводу лопатей, двох кривошипних механізмів і механізму стабілізації кутової швидкості. Виконання робочих і нагнітальних порожнин робочими і з допоміжними лопатями потребуватиме обертання лопатей з різною швидкістю від систем механізмів, а отже потребуватиме додаткові витрати потужності, що знижує ККД (коефіцієнт корисної дії) двигуна. Відсутність ефективного процесу продувки відпрацьованих газів призводить до зниження якості паливної суміші, що надійшла, із-за її змішування з залишками відпрацьованих газів. Ці вади частково усунені в "Двохтактному двигуні внутрішнього згоряння з хитним ротором-поршнем", який містить циліндричний, закритий з обох боків кришками 4,5 корпус 1 (картер), який утворює кільцеву робочу камеру, в середині якій установлений вхідний вал 3 з хитним ротором-поршнем 6, в маточині якого виконана виїмка 17, сегментну перегородку 7, яка прикріплена, до корпусу 1 болтами 10, 11, генератор змінного струму (пристрій запалювання) 43 та канали для підводу паливної суміші 18 та для відводу відпрацьованих газів 19, які закриваються та відкриваються лопаттю 22 хитного ротора-поршня. На валу 3 закріплено кривошип 23 (важіль), який за допомогою шатуна 25 зв'язаний з кривошипом 26, установленим на вихідному валу 27. В корпусі 1 поруч з сегментною перегородкою 7 установлена запалювальна свічка 16 і між ними та поршнем 6 установлюються ущільнення 12, 13, 14, 15. (Див. патент ФРН №3811760 "Двотактний двигун внутрішнього згоряння з хитним ротором-поршнем", МПК7 F02В53/00, F01С9/00, 01.06.89). Вадою цього двигуна є те, що він має ротор-поршень з однією лопаттю, яка з перегородкою поділяє робочу кільцеву камеру на дві порожнини, одна з яких нагнітальна, а друга робоча. Це призводить до того, що для повернення ротора-поршня з нижньої мертвої точки (НМТ) до верхньої мертвої точки (ВМТ) треба додаткову потужність для обертання вихідного вала, що знижує ККД двигуна. При хитанні ротора-поршня через його неурівноваженість виникають сили тертя, які викликають знос підшипників вала, корпусу, лопаті ротора-поршня і зниження надійності двигуна при експлуатації. Наявність генератора змінного струму збоку корпусу призводить до збільшення габаритів двигуна та ускладнення його конструкції. Відомий також "Двигун внутрішнього згоряння э хитним ротором-поршнем", який є найбільш близьким аналогом-прототипом заявленого винаходу. За прототип прийнято двигун внутрішнього згоряння, який містить циліндричний корпус 7 з каналами для охолодження та установлення в ньому двома форсунками 21 (варіант дизельного двигуна) або двома запалювальними свічками 22 (варіант двигуна "Отто"), На корпусі 7 двигуна передбачено для подачі паливної суміші впускний канал 25, а для вихлопу відпрацьованих газів вихідний канал 26. Всередині корпусу 7 на робочому валу 10 установлений хитний ротор-поршень 8 (анкер) з двома лопатями і закріплений жорстко з внутрішнього його боку навпроти форсунок 21 і в місці установлювання запалювальних свічок 22 перегородки 27 (переходи). Ротор-поршень 8 та перегородки 27 поділяють робочу кільцеву камеру, яка утворена корпусом 7, на чотири порожнини із змінюваною об'ємною величиною, дві із яких - порожнини нагнітання 23 та дві - робочі порожнини 24. Для переливу пальної суміші в робочі порожнини 24 в маточині хитного ротора-поршня 8 виконані виїмки 9. В жорстких перегородках 27 виконані камери завихрення 20 (варіант дизельного двигуна), в яких пальна суміш, що надходить із робочих порожнин завдяки обертовому руху хитного ротора-поршня 8, буде стискуватися та при сильному завихренні згущатися. Всередині ротора-поршня 8 та вихідного вала 11 двигуна для змазування та охолодження виконані канали 18. Для подачі мастила за допомогою насоса є отвори 29. Керамічні ущільнення 17, які підпружинені спіральними пружинами, і кільця 16 розміщені на лопатях ротора-поршня 8 та перегородках 27. На кривошипі вала 10 та кривошипі вала 12 установлений шатун (штанга) 13, перетворюючий хитальний рух вала 10 в обертальний рух вала 12, на якому установлена шестірня 15, яка перебуває в зачепленні з шестірнею 14, що насаджена на валу 11, який рухомо розміщений всередині порожнистого вала 10 з жорстко закріпленим на ньому ротором-поршнем 8. Усе вищеперераховане утворює механізм приводу лопатей. При запуску двигуна, наприклад, стартером обертають вал 11, який передає обертання через шестірні 14, 15 кривошипу вала 12, а він через шатун 13 та кривошип вала 10 передає хитальний рух ротору-поршню 8, в результаті чого двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) починає працювати. Після запуску двигуна відбувається надходження пальної суміші в робочі порожнини 24, де відбувається в результаті стиску та запалювання пальної суміші під дією газів, що утворилися, хитання ротора-поршня 8. Від ротора-поршня 8 хитальний рух передається кривошипу вала 10, який передає рух шатуну 13, який приводить до обертання кривошип з валом 12. Від вала 12 через шестірні 14, 15 передається рух валу 11. Для урівноваження кривошипу вала 12 на ньому установлена противага 19, а на валу 11 змонтовано маховик-шестірня 14.(Див. заявка ФРН №3725277, МПК7 F01С9/00, F02353/00, 09.02.89). Вадою двигуна є складна конструкція механізму приводу лопатей при наявності в ньому системи валів та шестірень, що знижує надійність двигуна при експлуатації. Конструкція корпусу двигуна не дозволяє використовувати його як генератор змінного струму для створення розряду між електродами запалювальних свічок та для роботи двигуна буде треба додатковий генератор з приводом. Це призводить до ускладнення конструкції двигуна та зниження його надійності при експлуатації. Відсутність зв'язку камер завихрення з виїмками в маточині ротора-поршня не дозволяє забезпечити ввід стиснутої пальної суміші із порожнин нагнітання у камери завихрення та виключити утворення в них залишків відпрацьованих газів СО, що призводить до зниження ККД двигуна. Відсутність оглядових вікон не дозволяє забезпечити візуальний контроль якості складу та згоряння пальної суміші в робочій порожнині, що знижує надійність двигуна при експлуатації. Конструкція приводу податей не дозволяє використовувати його для змінювання ступеня стиску пальної суміші в робочих порожнинах двигуна, виключаючи тим самим експлуатацію двигуна на різних марках палива, що не дозволяє розширити номенклатуру застосованого палива, та звужує функціональні можливості двигуна. Конструкція запалювальних свічок та розташування їх електродів поза камери завихрення потребує застосування додатково розподільника запалювання з переривником, та його приводу, що дозволяє одержати тільки один розряд для запалювання пальної суміші. Це призводить до ускладнення конструкції, зниження надійності двигуна при експлуатації в карбюраторному варіанті виконання. В основу винаходу поставлена задача на спрощення конструкції двигуна для полегшення його виготовлення, розширення функціональних можливостей за рахунок змінювання ступеня стиску паливної суміші в робочих порожнинах двигуна, збільшення ККД двигуна шляхом усунення залишків відпрацьованих газів із камер завихрення та робочих порожнин двигуна та підвищення надійності двигуна при експлуатації шляхом збільшення кількості розрядів запалювальних свічок. Суть винаходу полягає в тому, що в двигуні внутрішнього згоряння з хитним ротором-поршнем, який містить корпус з виконаною в ньому кільцевою камерою, яка обмежена з торців бічними кришками і в якійрозміщені перегородки з камерами завихрення, що жорстко закріплені до корпусу, а на вхідному валу установлений ротор-поршень, що має маточину з виїмками для переливу паливної суміші і щонайменше дві лопаті, які утворюють з перегородками дві робочі та нагнітальні порожнини, запалювальні свічки, зв'язані з корпусом, вікна впуску паливної суміші та випуску відпрацьованих газів, мастильно-охолоджувальні канали, що розміщені на вхідному валу та роторі-поршні, а також механізм приводу ротора-поршня, установлений на двох паралельних валах і який включає кривошипно-шатунний механізм, корпус двигуна виконаний з діаметрально протилежно розміщеними пазами Т-подібної форми, всередині яких розташовані стрижні з обмотками, які контактують з внутрішньою поверхнею охоплюючої їх пластини С-подібної форми, що має заглиблення в середній частині для установлювання запалювальної свічки, причому в стрижнях виконані канали для їх охолодження та обмоток, які зв'язані з каналами для підводу та відводу пластин, а в перегородках радіальні пази, що мають вихід в камери завихрення, навпроти яких розміщені оглядові вікна, що виконані на одній із бічних кришок корпусу, при цьому в кривошипі механізму приводу ротора-поршня, установленому на вихідному валу, виконаний паз, в якому розташований з можливістю переміщення вздовж його осі палець кривошипа, а запалювальні свічки виконані а центральними електродами, закріплені в перегородках корпусу, і їх електроди введені в камери завихрення, навпроти різьбових електродів, які установлені на протилежних сторонах однієї із лопатей ротора-поршня перпендикулярно до її бічних поверхней з зазором "а" між зовнішнім діаметром різьбових кінців цих електродів та центральними електродами запалювальних свічок, на висоті H, визначеної із виразу: H = h + h1 = h + L × tga , де h - висота від горизонтальної осі ротора-поршня до бічної поверхні лопаті; h1 - висота від горизонтальної осі роторапоршня до кінця різьбового електроду; L - відстань від вертикальної осі ротора-поршня до осі різьбового eлeктpoда; a - кут повороту ротора-поршня випередження запалювання до ВМТ або НМТ/ верхньої або нижньої мертвої точки/. Ротор-поршень двигуна виконаний із магнітнотвердого матеріалу з радіальним направленням намагніченості відносно його осі хитання, корпус, кришка та вихідний зал із немагнітного матеріалу, а корпусні деталі - пластина та стрижні із електротехнічної сталі. Паз в кривошипі механізму приводу ротора-поршня виконаний овальної форми та його довжина L вибрана із умови повороту ротора-поршня на кут b і визначена із виразу: Smax - Smin + dпал.кр. = 2 b b R × (sin max - sin min) + dпар.кр. 2 2 S - шлях, пройдений ротором-поршнем при повороті на кут b, визначений хордою; R - радіус установлювання кривошипа на вихідному валу; d діаметр пальця кривошипа; b - кут повороту ротора-поршня пал.кр. при переміщенні пальця в пазу кривошипа. Для забезпечення необхідного зазора "а" між різьбовими та центральними електродами запалювальних свічок установлені регулювальні кільця, які розміщені між корпусом і запалювальними свічками. Виконання корпусу з діаметрально протилежно розміщеними пазами Т-подібної форми, всередині яких розташовані стрижні з обмотками, які контактують з внутрішньою поверхнею охоплюючої їх пластини Сподібної форми, що має заглиблення в середній частині для установлювання запалювальних свічок або форсунки в стрижнях каналів для їх охолодження та обмоток, які зв'язані з канатами підводу та відводу пластини і виконання стрижней та пластин із електротехнічної сталі дозволяє використовувати корпус при Lпаз. = взаємодії з ротором-поршнем, який виконаний з магнітнотвердого матеріалу, в якості генератора перемінного струму з охолодженням його обмоток, що спрощує конструкцію двигуна за рахунок виключення додаткового генератора з приводом та забезпечує його надійність при експлуатації. Виконання в перегородках радіальних пазів, що мають вихід в камери завихрення, дозволяє забезпечити ввід паливної суміші із нагнітальних порожнин робочої камери в камери завихрення та із неї в робочі порожнини робочої камери з відпрацьованими газами, витискуючи їх повністю в випускне вікно, та заповнення їх черговою порцією паливної суміші, що виключає утворення залишків відпрацьованих газів CO в камерах завихрення та робочих порожнинах і збільшує ККД двигуна. Виконання на одній із бічних кришок корпусу оглядових вікон, розміщених навпроти камер завихрення, дозволяє без спеціальних пристроїв проводити візуальний контроль кількості розрядів на запалювальних свічках, якості складу та згоряння паливної суміші по кольору її спалаху, які при використанні гнучких світоводів з діафрагмою використовують для показників повороту або інших сигналізацій транспортного засобу, що підвищує надійність двигуна при експлуатації та дозволяє спростити конструкцію транспортного засобу. Виконання в кривошипі механізму приводу ротора-поршня, установленому на вихідному валу, паза овальної форми, в якому розташовано з можливістю переміщення вздовж його осі палець кривошипа, дозволяє змінити радіус установлювання цього кривошипа та відповідно через шатун і кривошип вхідного вала змінити шлях S , пройдений ротором-поршнем при повороті на кут b , визначений хордою, а також ступінь стиску паливної суміші в робочих порожнинах двигуна. Довжина паза L вибрана із умови повороту ротора-поршня на кут b і визначена із виразу: S - Smin Lпаз. = max + dпал.кр. = 2 b b R × (sin max - sin min) + dпар.кр. 2 2 де S - шлях, пройдений ротором-поршнем при повороті на кут, b , визначений хордою; R - радіус d установлювання кривошипа на вихідному валу; пал. кр. - діаметр пальця кривошипа; b - кут повороту роторапоршня при переміщенні пальця в пазу кривошипа. Це дозволяє розширити функціональні можливості двигуна та забезпечити експлуатацію двигуна на різних марках палива. Виконання запалювальних свічок з центральними електродами, укріплення їх в перегородках корпусу через регулювальні кільця з вводом електродів в камери завихрення навпроти різьбових електродів дозволяє забезпечити багаторазове займання паливної суміші в камерах завихрення, знизити рівень чадного газу СО в відпрацьованих газах і збільшити ККД двигуна. Крім цього при відповідному тиску та ступеню стиску можлива заміна запалювальних свічок на форсунки палива для переобладнання в дизельний варіант, що також розширює функціональні можливості двигуна. Установлювання різьбових електродів на протилежних сторонах однієї із лопатей ротора-поршня перпендикулярно до її бічних поверхней з зазором "а" між зовнішнім діаметром різьбових кінців цих електродів та центральними електродами запалювальних свічок на висоті H , визначеної із виразу: H = h + h1 = h + L × tg a , де h - висота від горизонтальної осі ротора-поршня до бічної поверхні лопаті; h1 - висота від горизонтальної осі ротора-поршня до кінця різьбового електроду; L - відстань від вертикальної осі ротора-поршня до осі різьбового eлeктpoда; a - кут повороту ротора-поршня випередження запалювання до ВМТ або НМТ /верхньої або нижньої мертвої точки/, дозволяє одержати кількість розрядів рівну кількості витків різьби електродів при повороті ротора-поршня на кут a . Таке збільшення кількості розрядів запалювальних свічок дозволяє підвищити надійність запалювання робочої суміші та двигуна при експлуатації. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де: На фіг.1 - показаний загальний вид двигуна, поперечний розріз; на фіг.2 - перетин А-А на фіг.1; на фіг.3 - поздовжній розріз Б-Б на фіг.1 на фіг.4 - поздовжній розріз В-В на фіг.1; на фіг.5 - вузол 1 на фіг.1 в збільшеному масштабі; на фіг.6 - корпус двигуна в аксонометрії; на фіг.7 - вид Г на фіг.3 - схема дії кривошипно-шатунного механізму; на фіг.8 - положення лопатей ротора-поршня, при його повороті на кут b по годинниковій стрільці; на фіг.9 - положення лопатей ротора-поршня, при його повороті на кут b навпроти годинникової стрілки. Двигун внутрішнього згоряння з хитним ротором-поршнем містить корпус 1 (фіг.1, 3, 4, 6) з виконаною в ньому кільцевою робочою камерою 2, яка обмежена з торців прикріпленими до нього за допомогою болтів 3, 4 бічними кришками 5, 6, хитний ротор-поршень 7, закріплений в робочій камері на вхідному шліцьовому валу 8, перегородки 9, 10, прикріплені болтами 11, 12 до внутрішньої циліндричної поверхні корпусу та механізм приводу ротора-поршня, який містить два вала - хитний вхідний шліцьовий вал 8 та обертовий вихідний шліцьовий вал 13, на шліцах яких з правого боку зафіксовані пружинними кільцями 14, 15 кривошипи 16, 17, в яких закріплені гайками 18, 19 з шайбами 20, 21 пальці 22, 23, за допомогою яких кривошипи зв'язані шарнірно з шатуном 24. Вали 8 та 13 (фіг.3) мають шліци з обох сторін і установлені в підшипниках ковзання 25, 26, розміщених в отворах кришок 5, 6, які в нижній частині виконані з опорними лапами 27 для кріплення двигуна. Шліцьовий кінець вихідного вала 13 та вхідного вала 8 з лівого боку служить для передачі споживачу обертального та хитального руху. Ротор-поршень 7 (фіг.1, 8, 9) виконаний в вигляді двох лопатей 28, 29 з маточиною 30, на якій виконані виїмки 31, 32 для переливу паливної суміші. Робоча камера 2 лопатями 28, 29 та перегородками 9, 10 розділена на дві роботі 33, 34 та дві нагнітальні 35, 36 порожнини з змінюваною об'ємною величиною і містять запалювальні свічки 37, 38 або форсунки по дизельному варіанту (не показано). Перегородки 9, 10 мають камера завихрення 39, 40 з отворами 41, 42 для виходу стиснутої паливної суміші і в них виконані радіальні пази 43, 44, які забезпечують зв'язок камер завихрення з виїмками 31, 32 маточини 30 роторапоршня 7 для вводу паливної суміші із нагнітальних порожнин 35 та 36. Запалювальні свічки 37, 38 (фіг.1, 5) виконані з центральними електродами 45, 46 та установлені через регулювальні кільця 47, 48 в отворах перегородок 9, 10 з розміщенням електродів в камерах завихрення 39, 40 навпроти різьбових електродів 49, 50 для одержання іскри запалювання. Регулювальні кільця 47, 48, які служать одночасно ущільненням, розташовані між корпусом 1 та запалювальними свічками 37, 38. Різьбові електроди 49, 50 установлені на протилежних сторонах лопаті 28 ротора-поршня 7 перпендикулярно до її бічних поверхней з зазором "а" між зовнішнім діаметром різьбових кінців цих електродів та центральними електродами 45, 46 запалювальних свічок 37,38 на висоті H , визначеної із виразу: H = h + h1 = h + L × tg a , де h - висота від горизонтальної осі ротора-поршня до бічної поверхні лопаті; h1 - висота від горизонтальної осі ротора-поршня до кінця різьбового електроду; L - відстань від вертикальної осі ротора-поршня до осі різьбового eлeктpoду; a - кут повороту ротора-поршня випередження запалювання до ВМТ або НМТ. Величина зазора "а" регулюється за допомогою колець 47, 48. Значення h1 = L × tg a визначається із трикутника ОДЕ (фіг.5), значення кута a 5°...7 ° та зазора "а" 0,5...0,8мм прийняті згідно з даними для регулювання та контроля автомобілей. (Див."Устройство, обслуживание автомобилей ВАЗ-2105, ВАЗ-2104, ВАЗ-2107", Вернигора В.А. и др., М., Патриот,1990, с.17). Циліндричний корпус 1 (фіг.1, 4, 6) виконаний з діаметрально протилежно розміщеними пазами 51, 52 Тподібної форми, в яких розташовані стрижні 53, 54 з розміщеними на них обмотками 55, 56, що контактують з внутрішньою поверхнею установленої на них пластини 57 С-подібної форми з заглибленням 58 з отвором 59 в середній її частині для установлювання свічки 37, яка виконує роль магнітопроводу. Для охолодження обмоток 55, 56 в стрижнях 53, 54 виконані канали 60, 61, а в пластині 57 два канала 62 та два канала 63 для підводу та відводу охолоджувальної рідини. Ротор-поршень 7 виконаний із магнітнотвердого матеріалу з радіальним направленням намагніченості відносно його осі хитання, корпус 1, кришки 5, 6 та вхідний вал 8 із немагнітного матеріалу, а корпусні деталі пластина 57 та стрижні 53, 54 із електротехнічної сталі. Така конструкція корпусу 1 та ротора-поршня 7, а також матеріал, із якого вони виготовлені, дозволяють використовувати їх як статор та ротор генератора, перемінного струму, який виробляє електроенергію для створення електричного розряду між електродами 45, 46 та 49, 50, забезпечуючи роботу двигуна внутрішнього згоряння. В бічній кришці 6 корпусу 1 виконано вікно 64 для подачі паливної суміші та вікно 65 для вихлопу відпрацьованих газів, а також два оглядових вікна 66 із жаростійкого скла, розміщених навпроти камер завихрення 39,40. В кривошипі 17 (фіг.3) механізму приводу ротора-поршня 7 виконаний паз 67 овальної форми, в якому розташований з можливістю переміщення вздовж його осі палець 23, що дозволяє забезпечити діапазон хитання ротора-поршня 7 та відповідно різний ступінь стиску паливної суміші в камерах завихрення 39, 40 в залежності від його довжини. Довжина паза L вибрана із умови повороту ротора-поршня 7 на кут b , визначена із виразу: S - Smin Lпаз. = max + dпал.кр. = 2 b b R × (sin max - sin min) + dпар.кр. 2 2 . де S - шлях пройдений ротором-поршнем при повороті на кут b , визначений хордою; R - радіус dпал. кр. - діаметр пальця кривошипа; b - кут повороту ротораS b = R × sin 2 визначається із трикутника ОИК поршня при переміщенні пальця в пазу кривошипа. Значення 2 (фіг.7), значення кута b 90°...100° та значення радіуса R кривошипа прийнято згідно з ступенем стиску по установлювання кривошипа на вихідному валу; d його шкалі, a пал. кр. рівний ширині паза. Отже для використання в двигуні різних марок палива необхідне змінювання величини стиску паливної суміші в камерах завихрення 39, 40, яке досягається змінюванням кута b повороту хитного ротора-поршня 7 до ВМТ або НМТ та радіуса R установлювання кривошипа 17 на вихідному валу 13 при переміщенні його пальця 23 в пазу 67. Розміщення запалювальних свічок 37, 38 в отворах перегородок 9, 10 та зв'язок їх електродів 45, 46 з камерами завихрення 39, 40 дозволяють замінити їх на форсункивпорскування палива та переобладнати в дизельний варіант. Для охолодження та змазування ротора-поршня 7 (фіг.4) масляним насосом (не показано) всередині вхідного вала 8 з обох сторін виконані поздовжні канали 68, 69 з установленими в них заглушками 70, 71, які сполучені отворами 72, 73 з наскрізними радіальними каналами 74, 75, виконаними в роторі-поршні 7, які між собою сполучені поздовжніми отворами 76, 77. На вхідному ваду 8 в місці установлювання підшипника ковзання 25 виконані кільцеві канавки 78, 79 з радіальними отворами 80, 81, які забезпечують зв'язок з патрубками 82, 83, установленими в кришках 5, 6. Для забезпечення герметичності двигуна корпус 1 (фіг.1, 3, 4) з'єднаний з кришками 5, 6 через прокладки 84, 85, а на лопатях 28, 29 ротора-поршня 7 та перегородках 9, 10 установлені підпружинені пластини 86, 87 та на вхідному валу 8 ущільнювальні кільця 88. Двигун працює по двохтактному циклу таким чином. При пуску двигуна валу 13 надають стартером обертальний рух, який механізмом приводу перетворюється в хитальний та передається вхідному валу 8 та ротору-поршню 7 для повороту на кут b (система пуску не показана). При русі ротора-поршня 7 (фіг.8) по годинниковій стрільці від ВМТ до НМТ відбувається стиск паливної суміші в робочій порожнині 33 та в камері завихрення 40, При цьому в нагнітальній порожнині 36 відбувається розрядження і через вікно 64 із карбюратора (не показано) в неї надходить паливна суміш, в нагнітальній порожнині 35 відбувається стиск паливної суміші, а потім через виїмку 32 в маточині 30 ротора-поршня 7 та радіальний паз 43 вона надходить в камеру завихрення 39, здійснюючи продувку відпрацьованих газів через отвір 41 в робочу порожнину 34 і вікно 64, та заповнення її свіжим зарядом паливної суміші. Займання паливної суміші в камері завихрення 40 відбувається в момент збігу центрального електрода 45 запалювальної свічки 37 з першим витком різьби електрода 49 при повороті ротора-поршня 7 на початковий кут a випередження запалювання. При цьому кількість розрядів буде рівна кількості витків різьби електрода 49, збіжних з центральним електродом 45 при повороті ротора-поршня на кут a . При русі ротора-поршня 7 (фіг.1, 6) відбувається взаємодія його з стрижнями 53, 54 та пластиною 57 для утворення в обмотках 55, 56 перемінного електричного струму, який через котушку високої напруги (не показана) використовують для створення елективного розряду між електродами 45, 46 та 49, 50 і потреб транспортного засобу. Після займання палива в робочій порожнині 33 (фіг.8) ротор-поршень 7 (фіг.9) здійснює рух проти годинникової стрілки від НМТ до ВМТ, при цьому відбувається стиск паливної суміші в робочій порожнині 34 та в камері завихрення 39, а в нагнітальній порожнині 35 відбувається розрядження і через вікно 64 із карбюратора в неї надходить паливна суміш, в нагнітальній порожнині 36 відбувається стиск паливної суміші, а потім через виїмку 31 в маточині 30 ротора-поршня 7 та радіальний паз 44 вона надходить в камеру завихрення 40, здійснюючи продувку відпрацьованих газів через отвір 42 в робочу порожнину 33 і в вікно 65, та заповнення її свіжим зарядом паливної суміші. Займання паливної суміші в камері завихрення 39 відбувається в момент збігу центрального електрода 46 запалювальної свічки 38 з першим витком різьби електрода 50, при повороті ротора-поршня 7 на кут a . При роботі двигуна для охолодження корпусу 1 (фіг.1), стрижней 53, 54, обмоток 55, 56 та пластини 57 охолоджувальна рідина надходить через канали 62, 63 в канали 60, 61. Для змазування та охолодження ротора-поршня 7 (фіг.4) мастильно-охолоджувальна рідина надходить в патрубок 82 через фільтр 80 в поздовжній канал 68 вхідного вала 8 та через отвір 72 в наскрізний радіальний канал 74, потім через поздовжні отвори 76, 77 в радіальний канал 75 та через отвір 73 в поздовжній канал 69 вала 8, а потім через отвір 81 в патрубок 83. При перестроєнні двигуна на іншу марку палива здійснюють порестановку та фіксування за допомогою гайок 19 (фіг.3, 7), пальця 23 в пазу 67 кривошипа 17 по шкалі (не показана), розміщеної на цьому кривошипі. Цифрова градуїровка шкали відповідає ступіню стисну використуємих марок палива. Запропонований двигун внутрішнього згоряння з хитним ротором-поршнем простий в виготуванні та експлуатації і дозволяє використовувати його з різною номенклатурою палива та в дизельному варіанті. Крім цього двигун надійний при експлуатації, дозволяє підвищити ККД і забезпечити більш ефективну роботу.
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюInternal combustion engine with swing rotor-piston
Назва патенту російськоюДвигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем
МПК / Мітки
МПК: F02B 53/00, F01C 9/00
Мітки: хитним, внутрішнього, двигун, ротором-поршнем, згоряння
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-66572-dvigun-vnutrishnogo-zgoryannya-z-khitnim-rotorom-porshnem.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Двигун внутрішнього згоряння з хитним ротором-поршнем</a>
Попередній патент: Виконавчий орган очисного комбайна
Наступний патент: Спосіб виявлення структур клітин у біологічному матеріалі
Випадковий патент: Пружна муфта з осьовими канатами