Спосіб роботи роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання і роторно-поршневий двигун трофімченка о.о.
Формула / Реферат
1. Спосіб роботи роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання, що має щонайменше одну секцію з двох циліндрів, в яких розміщені кінематично зв'язані між собою і виконані у вигляді ексцентриків ротори, газорозподільний механізм та шибер, що ділить порожнину в кожному циліндрі на дві камери - передню та задню - за напрямком обертання ротора, який включає впуск та стиснення у першому циліндрі, перенос стислого заряду повітря або паливно-повітряної суміші з першого циліндра у другий, а потім робочий хід та випуск у другому циліндрі, який відрізняється тим, що у другому циліндрі паралельно з випуском і робочим ходом здійснюють відповідно впуск та стиснення з наступним переносом стислого заряду у перший циліндр, в якому потім паралельно з стисненням і впуском здійснюють відповідно робочий хід та випуск, при цьому у кожному циліндрі у задній камері робочий хід чергують зі впуском, а у передній камері випуск чергують зі стисненням.
2. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання, що містить щонайменше одну секцію з двох циліндрів, в яких розміщені виконані у вигляді ексцентриків ротори, встановлені на паралельних валах, кінематично зв'язані між собою для синхронного обертання в одну і ту ж сторону, шибер, встановлений з можливістю зворотно-поступального руху між роторами, який контактує своїми кінцями з роторами і ділить порожнину у кожному циліндрі на дві камери перемінного об'єму - передню та задню - за напрямком обертання ротора, і газорозподільний механізм, який відрізняється тим, що газорозподільний механізм виконано у вигляді двох золотників, розташованих по обидві сторони шибера, в кожному золотнику виконані дві камери і з'єднані з атмосферою вхідний та вихідний канали, а в кожному циліндрі по обидві сторони шибера виконані впускний та випускний канали для сполучення відповідно задньої та передньої камер циліндра з золотниками, при цьому вали роторів з'єднані з золотниками передачею, що забезпечує можливість поперемінного сполучення задньої камери кожного циліндра з вхідним каналом або з однією з камер золотника, а передньої камери кожного циліндра - з вихідним каналом або з іншою камерою золотника.
3. Двигун по п. 2, який відрізняється тим, що золотники, які обертаються, виконані циліндричними або конічними, а передача, що з'єднує вали роторів з золотниками, виконана з передаточним відношенням, рівним чотирьом.
4. Двигун по п. 3, який відрізняється тим, що у кожному золотнику з'єднані з атмосферою вхідній та вихідній канали, виконані на протилежних кінцях золотника і мають по два радіальних вікна, діаметрально розташованих у поперечних площинах навпроти відповідно впускного та випускного каналів циліндрів, кожна камера золотника також має два радіальних вікна, одне з яких розміщене між вікнами вхідного каналу, а інше - між вікнами вихідного каналу, причому вікна однієї камери розміщені діаметрально по відношенню до вікон іншої камери.
5. Двигун по п. 4, який відрізняється тим, що вікна золотника, які розташовані на стороні його вхідного каналу, зміщені у напрямку обертання золотника відносно вікон, розташованих на стороні вихідного каналу, на кут
де a - кут зміщення вікон на стороні вхідного каналу відносно вікон на стороні вихідного каналу;
a1 - кутова відстань від випускного каналу одного циліндра до впускного каналу другого циліндра за напрямком обертання золотника;
u - передаточне відношення передачі, що з'єднує вали роторів з золотниками;
a2 - кут повороту роторів від кінця фази стиснення до початку фази робочого ходу відповідно в передній та задній камерах циліндрів, з'єднаних з даним золотником;
a3 - кутова відстань між подовжніми кромками вікна камери золотника.
Текст
1 Спосіб роботи роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання, що має щонайменше одну секцію з двох циліндрів, в яких розміщені кінематично зв'язані між собою і виконані у вигляді ексцентриків ротори, газорозподільний механізм та шибер, що ділить порожнину в кожному циліндрі на дві камери - передню та задню - за напрямком обертання ротора, який включає впуск та стиснення у першому циліндрі, перенос стислого заряду повітря або паливно-повітряної суміші з першого циліндра у другий, а потім робочий хід та випуск у другому циліндрі, який відрізняється тим, що у другому циліндрі паралельно з випуском і робочим ходом здійснюють ВІДПОВІДНО впуск та стиснення з наступним переносом стислого заряду у перший циліндр, в якому потім паралельно з стисненням і впуском здійснюють ВІДПОВІДНО робочий хід та випуск, при цьому у кожному циліндрі у задній камері робочий хід чергують зі впуском, а у передній камері випуск чергують зі стисненням 2 Роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання, що містить щонайменше одну секцію з двох циліндрів, в яких розміщені виконані у вигляді ексцентриків ротори, встановлені на паралельних валах, кінематично зв'язані між собою для синхронного обертання в одну і ту ж сторону, шибер, встановлений з можливістю зворотнопоступального руху між роторами, який контактує своїми кінцями з роторами і ділить порожнину у кожному циліндрі на дві камери перемінного об'єму - передню та задню - за напрямком обертання ротора, і газорозподільний механізм, який відрізняється тим, що газорозподільний механізм виконано у вигляді двох золотників, розташованих по обидві сторони шибера, в кожному золотнику виконані дві камери і з'єднані з атмосферою вхідний та вихідний канали, а в кожному циліндрі по обидві сторони шибера виконані впускний та випускний канали для сполучення ВІДПОВІДНО задньої та передньої камер циліндра з золотниками, при цьому вали роторів з'єднані з золотниками передачею, що забезпечує можливість поперемінного сполучення задньої камери кожного циліндра з вхідним каналом або з однією з камер золотника, а передньої камери кожного циліндра - з вихідним каналом або з іншою камерою золотника 3 Двигун по п 2, який відрізняється тим, що золотники, які обертаються, виконані циліндричними або конічними, а передача, що з'єднує вали роторів з золотниками, виконана з передаточним відношенням, рівним чотирьом 4 Двигун по п 3, який відрізняється тим, що у кожному золотнику з'єднані з атмосферою ВХІДНІЙ та ВИХІДНІЙ канали, виконані на протилежних кінцях золотника і мають по два радіальних вікна, діаметрально розташованих у поперечних площинах навпроти ВІДПОВІДНО впускного та випускного каналів циліндрів, кожна камера золотника також має два радіальних вікна, одне з яких розміщене між вікнами вхідного каналу, а інше - між вікнами вихідного каналу, причому вікна однієї камери розміщені діаметрально по відношенню до вікон іншої камери 5 Двигун по п 4, який відрізняється тим, що вікна золотника, які розташовані на стороні його вхідного каналу, зміщені у напрямку обертання золотника відносно вікон, розташованих на стороні вихідного каналу, на кут а = а1 -а2/и-а3, де а - кут зміщення вікон на стороні вхідного каналу відносно вікон на стороні вихідного каналу, ои - кутова відстань від випускного каналу одного циліндра до впускного каналу другого циліндра за напрямком обертання золотника, u - передаточне відношення передачі, що з'єднує вали роторів з золотниками, аг - кут повороту роторів від кінця фази стиснення до початку фази робочого ходу ВІДПОВІДНО В передній та задній камерах циліндрів, з'єднаних з даним золотником, аз - кутова відстань між подовжніми кромками вікна камери золотника q Ю ю 45445 Група винаходів відноситься до двигунобудівництва, а саме до роторно-поршневих двигунів внутрішнього згорання Відомий спосіб роботи роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання, який включає послідовно здійснені впуск, стиснення, робочий хід та випуск (див книгу В С Бениовича и др Ротопоршневые двигатели, изд "Машиностроение", М , 1968 г, с 14-16) Відомий спосіб характеризується тим, що в кожній з трьох камер двигуна послідовно здійснюють робочий цикл, який включає впуск, стиснення, робочий хід та випуск Робочі цикли у камерах здійснюють зі зрушенням на 120° та 240°, тому за один оберт ротора відбувається три робочих хода, що відповідає одному робочому ходу на оберт ексцентрикового валу Відомий роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання, в якому здійснений даний спосіб (двигун Ванкеля), що має циліндр, порожнина якого утворена епітрохоїдною поверхнею (див книгу В С Бениовича и др Ротопоршневые двигатели, изд "Машиностроение", М, 1968 г, с 14-16) У циліндрі на ексцентриковому валу, з якого знімається потужність, встановлено триграневий ротор, що виконує функції поршня Ротор обертається у три рази повільніше ексцентрикового вала Поверхні граней ротора та порожнини циліндра утворюють три камери, об'єм яких змінюється при обертанні ротора Недоліки вищезазначених відомих способу та двигуна полягають у наступному Робочий хід кожного з трьох циклів, здійснюваних при повороті ротора, відбувається у одній і тій же зоні циліндра, що призводить до більших теплових навантажень у цьому МІСЦІ, термічній деформації корпуса та підвищеному зносу циліндра (див там же, с 43) У даному двигуні не забезпечується ступінь стиснення, достатня для здійснення способу роботи з запаленням від стиснення Крім того, поверхні циліндра та поршня мають складну форму і тому трудоємні у виготовленні Відомий також спосіб роботи роторнопоршневого двигуна внутрішнього згорання, який включає впуск, стиснення, робочий хід та випуск (див авт свід СРСР №547539, М кл 2 F02B 53/00, опубл 1977) Для підвищення ступеня стиснення, згідно даному способу, стиснення здійснюють шляхом послідовної подачі гранями ротора по меншій мірі двох повітряних зарядів з робочої порожнини в окрему камеру згорання постійного об'єму перед упорскуванням в неї палива Для забезпечення одного робочого ходу вимагається здійснити не менше двох фаз впуску та стільки ж фаз стиснення Відомий роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання, в якому здійснено даний спосіб, який по конструкції аналогічний описаному вище і також має циліндр з епітрохоїдною робочою порожниною та триграневий ротор, встановлений на ексцентриковому валу (див авт свід СРСР №547539, Млел 2 F02B 53/00, опубл 1977) Недоліком даних способу та двигуна є те, що у зв'язку зі збільшенням відносної КІЛЬКОСТІ неробочих фаз, які приходяться на один робочий хід, в цілому у двигуні збільшуються механічні втрати та знижується механічний ККД Поршень та циліндр двигуна також складні у виготовленні, а у зоні згорання палива при роботі двигуна виникають високі температурні навантаження Найбільш близьким до заявляемого та прийнятим як прототип є спосіб роботи роторнопоршневого двигуна внутрішнього згорання, що мас по меншій мірі одну секцію з двох циліндрів, в яких розміщені кінематичне зв'язані між собою і виконані у вигляді ексцентриків ротори, газорозподільний механізм та шибер, що ділить порожнину в кожному циліндрі на дві камери - передню та задню по напрямку обертання ротора (див пат США №3364906, кл 123-8, 1968р) Відомий спосіб включає впуск та стиснення у першому циліндрі, перенос стислого заряду повітря або паливноповітряної суміші з першого циліндра у другий, а потім робочий хід та випуск у другому циліндрі Робочий цикл у двигуні поділений між циліндрами Перший циліндр, де відбуваються тільки впуск та стиснення, служить компресором, а другий циліндр - робочим ступенем двигуна Впуск у задній камері першого циліндра здійснюють паралельно зі стисненням у передній камері цього ж циліндра, а робочий хід у задній камері другого циліндра паралельно з випуском у передній камері того ж циліндра За один оберт роторів здійснюють один робочий хід Відомий роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання, вибраний як прототип, в якому здійснено відомий спосіб його роботи, що містить секцію з двох циліндрів, в яких розміщені виконані у вигляді ексцентриків ротори, встановлені на паралельних валах, кінематично зв'язані між собою для синхронного обертання в одну і ту ж сторону (див пат США №3364906, кл 123-8, 1968 р) Між роторами з можливістю зворотно-поступового руху встановлено шибер Шибер контактує своїми кінцями з поверхнями роторів та ділить у кожному з циліндрів порожнину, обмежену поверхнями циліндра та ротора, на дві камери перемінного об'єму передню та задню по напрямку обертання ротора Двигун споряджено золотниковим газорозподільним механізмом, що конструктивно суміщений з шибером і являє собою систему каналів, виконаних у шибері Недолік відомого способу полягає в тому, що під час роботи двигуна робочий хід кожного циклу здійснюють один за другим тільки у задній камері другого циліндра, тому температурний пік виникає в одній і тій же зоні одного і того ж циліндра Це призводить до більших температурних навантажень у зоні згорання палива в другому циліндрі, термічної деформації корпуса та підвищеному зносу циліндра Недоліком відомого роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання, в якому реалізовано 45445 даний спосіб, є також те, що для отримання високого ступеня стиснення циліндри виконані різних розмірів розміри першого циліндра перевищують розміри другого Збільшення розмірів першого циліндра призводить до втрати уніфікації першого та другого циліндрів і розміщених в них роторів, що ускладнює та здорожує виготовлення двигуна В основу винаходу поставлена задача створити такий спосіб роботи роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання, в якому здійснення робочого ходу поперемінно то в першому, то у другому циліндрах з чергуванням кожного робочого ходу зі впуском, тобто з чергуванням гарячих та холодних фаз, дозволило б зменшити, температурні навантаження на деталі двигуна в зонах горіння палива та, отже, підвищити надійність і ресурс двигуна В основу винаходу також поставлена задача удосконалення роторно-поршневого двигуна, в якому нове конструктивне виконання газорозподільного механізму і нові взаємозв'язки між камерами циліндрів та золотниками двигуна дозволили б здійснити спосіб роботи, що заявляється, з забезпеченням зниження температурних навантажень на деталі двигуна у зонах горіння палива, а також забезпечити ступінь стиснення необхідної величини без збільшення розмірів одного з циліндрів і за рахунок цього досягнути уніфікації циліндрів та роторів та, отже, спрощення і здешевлення виготовлення двигуна Поставлена задача вирішується тим, що у способі роботи роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання, що має по меншій мірі одну секцію з двох циліндрів, в яких розміщені кінематичне зв'язані між собою і виконані у вигляді ексцентриків ротори, газорозподільний механізм та шибер, що ділить порожнину у кожному циліндрі на дві камери - передню та задню по напрямку обертання ротора, що включає впуск та стиснення у першому циліндрі, перенос стислого заряду повітря або паливно-повітряної суміші з першого циліндра у другий, а потім робочий хід та випуск у другому циліндрі, згідно з винаходом, у другому циліндрі паралельно з випуском і робочим ходом здійснюють ВІДПОВІДНО впуск та стиснення з наступним переносом стислого заряду у перший циліндр, в якому потім паралельно зі стисненням і впуском здійснюють ВІДПОВІДНО робочий хід та випуск, при цьому у кожному циліндрі у задній камері робочий хід чергують зі впуском, а у передній камері випуск чергують зі стисненням Поставлена задача вирішується також тим, що у роторно-поршневому двигуні внутрішнього згорання, що містить по меншій мірі одну секцію з двох циліндрів, в яких розміщені виконані у вигляді ексцентриків ротори, встановлені на паралельних валах, кінематично зв'язані між собою для синхронного обертання в одну і ту ж сторону, шибер, встановлений з можливістю зворотно-поступного руху між роторами, який контактує своїми кінцями з роторами та ділить порожнину у кожному циліндрі на дві камери змінного об'єму - передню та задню по напрямку обертання ротора, і газорозподільний механізм, згідно винаходу, газорозподільний механізм виконано у вигляді двох золотників, розташованих по обидві сторони шибера, в кож ному золотнику виконані дві камери і з єднані з атмосферою вхідний та вихідний канали, а в кожному циліндрі по обидві сторони шибера виконані впускний та випускний канали для сполучення ВІДПОВІДНО задньої та передньої камер циліндра з золотниками, при цьому вали роторів з'єднані з золотниками передачею, що забезпечує можливість поперемінного сполучення задньої камери кожного циліндра з вхідним каналом або з однією з камер золотника, а передньої камери кожного циліндра - з вихідним каналом або з іншою камерою золотника Крім того, роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання, що заявляється, характеризується наступними частковими відрізнювальними ознаками Золотники, які обертаються, виконані циліндричними або конічними, а передача, що з'єднує вали роторів з золотниками, виконана з передатним відношенням, рівним чотирьом У кожному золотнику з'єднані з атмосферою вхідний та вихідний канали виконані на протилежних кінцях золотника і мають по два радіальних вікна, діаметрально розташованих у поперечних площинах навпроти ВІДПОВІДНО до впускного та випускного каналів циліндрів, кожна камера золотника також має два радіальних вікна, одне з яких розміщене між вікнами вхідного каналу, а інше - між вікнами вихідного каналу, причому вікна однієї камери розміщені діаметрально по відношенню до вікон іншої камери Вікна золотника, які розташовані на стороні його вхідного каналу, зміщені у напрямку обертання золотника відносно вікон, розташованих на стороні вихідного каналу, на кут а = он - аг/u - аз, де а - кут зміщення вікон на стороні вхідного каналу відносно вікон на стороні ВИХІДНОГО каналу, он - кутова відстань від випускного канал одного циліндра до впускного каналу другого циліндра по напрямку обертання золотника, u - передаткове відношення передачі, що з'єднує вали роторів з золотниками, аг - кут повороту роторів від кінця фази стиснення до початку фази робочого ходу ВІДПОВІДНО В передній та задній камерах циліндрів, з'єднаних з даним золотником, аз - кутова відстань між подовжніми кромками вікна камери золотника У результаті використання способу роботи роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання, що заявляється, забезпечується отримання технічного результату, що полягає в зменшенні температурних навантажень на деталі двигуна у зонах горіння палива У результаті використання конструкції роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання, яка забезпечує здійснення способу роботи двигуна, що заявляється, досягається отримання технічного результату, що полягає в зменшенні температурних навантажень на деталі двигуна у зонах горіння палива, а також в забезпеченні потрібного ступеня стиснення, необхідного для самозапалення палива, без збільшення розмірів одного з циліндрів Між сукупністю суттєвих ознак, що характеризують запропонований спосіб роботи роторнопоршневого двигуна внутрішнього згорання, та 45445 технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок У ВІДПОВІДНОСТІ з запропонованим способом змінюється порядок чергування фаз у циліндрах У результаті цього паралельно з кожним робочим циклом, що починається у першому циліндрі, в двигуні протікає робочий цикл, що починається у другому циліндрі, а закінчується у першому При цьому однойменні фази обох циклів протікають поперемінно то у одному циліндрі, то у іншому Таким тином, завдяки новому порядку чергування фаз робочий хід здійснюється поперемінно у різних циліндрах, чергуючись зі впуском, тобто відбувається чергування гарячих та холодних фаз, у результаті чого зменшуються температурні навантаження на деталі двигуна у зонах горіння палива, що підвищує надійність та ресурс двигуна Між сукупністю суттєвих ознак, що характеризують роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, також існує причинно-наслідковий зв'язок, що полягає у наступному Нове конструктивне виконання газорозподільного механізму і взаємозв'язків між камерами циліндрів та золотниками у роторно-поршневому двигуні внутрішнього згорання, що заявляється, а саме наявність двох золотників, розташованих по обидві сторони шибера навпроти впускних та випускних каналів циліндрів, наявність у золотниках ВІДПОВІДНИХ камер та каналів, а також передачі, що з'єднує ротори з золотниками, дозволяє забезпечити необхідний порядок з'єднання передніх та задніх камер циліндрів з камерами і каналами золотників і, отже, дозволяє здійснити спосіб роботи двигуна, що заявляється, з забезпеченням зменшення температурних навантажень у зонах горіння палива Як відомо, ступінь стиснення обумовлена відношенням об'єму камери циліндра, в якій відбувається стиснення, до об'єму камери згорання Завдяки тому, що функції камери згорання виконує поперемінно одна з камер золотника, конструктивно легко отримати необхідне співвідношення зазначених об'ємів і, отже, необхідний ступінь стиснення, необхідний для самозапалення палива Те, що в обох циліндрах протікають однакові процеси, а для підвищення ступеня стиснення не вимагається збільшення розмірів одного з циліндрів, дозволяє виконати циліндри та ротори уніфікованими і, таким чином, спростити та здешевіти виготовлення двигуна Виконання золотників циліндричними або конічними, що обертаються, є окремим випадком їхнього виконання, бо вони можуть мати і іншу геометричну форму та здійснювати не обертальний, а, наприклад, зворотно-посгуповий рух і при цьому також забезпечувати виконання необхідних функцій У цьому випадку передача, що з'єднує вали роторів з золотниками, також мала б інше конструктивне виконання Ознаки, що стосуються передаткового відношення передачі, що з'єднує вали роторів з золотниками, форми золотників, наявності і взаємного розташування у них каналів, камер та вікон, є прикладами конкретного виконання і направлені на розвиток та уточнення сукупності суттєвих ознак, наведених у п 2 формули винаходу По наявним у заявника відомостям сукупність 8 суттєвих ознак, що характеризують суттєвість винаходів, що заявляються, не відома з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про ВІДПОВІДНІСТЬ винаходів критерію "новизна" На думку заявника, для фахівця суттєвість винаходів, що заявляються, не слідує явним чином з відомого рівня техніки, тому що з нього не виявляється вплив сукупності суттєвих ознак на технічний результат, який досягається, що дозволяє зробити висновок про їхню ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "винахідницький рівень" Спосіб, що заявляється, і двигун можуть бути багаторазово використані у двигунобудівництві з отриманням технічного результату, що полягає у зменшенні температурних навантажень на деталі двигуна у зонах горіння палива, а також у забезпеченні необхідного ступеня стиснення без збільшення одного з циліндрів, що обумовлює уніфікацію циліндрів та роторів Це дозволяє зробити висновок про ВІДПОВІДНІСТЬ винаходів критерію "промислове пристосування" На фіг 1 схематично зображений роторнопоршневий двигун внутрішнього згорання з запаленням від стиснення, в якому реалізується спосіб, що пропонується, поперечний розріз, на фіг 2 золотник, на фіг 3 - розріз А - А на фіг 2, на фіг 4 розріз Б - Б на фіг 2, на фіг 5 - графіки робочих циклів, що протікають у циліндрах двигуна, де V об'єм камер циліндрів, а n-обороти роторів, та умовні позначення (нульовий або максимальний об'єм камер циліндрів відповідає нульовому положенню роторів), на фіг 6 - графік протікання першого робочого циклу з початком у першому циліндрі, на фіг 7 - графік протікання другого робочого циклу з початком у другому циліндрі, на фіг 8 графіки чергування фаз у передній (вгорі) та задній (внизу) камерах ВІДПОВІДНО першого та другого циліндрів, з'єднаних з верхнім золотником, на фіг 9 - графіки чергування фаз у задній (вгорі) та передній (внизу) камерах циліндрів, з'єднаних з нижнім золотником (на фіг 6 - 9 умовні позначення ті ж, що і на фіг 5), на фіг 10 - чергування фаз, що протікають у камерах циліндрів при першому, третьому, п'ятому і т д оборотах двигуна (непарних оборотах) та умовні позначення, на фіг 11 - чергування фаз при другому, четвертому, шостому і т д оборотах двигуна (парних оборотах) Спосіб, що пропонується, може бути реалізований як у карбюраторному двигуні, так і у двигуні з запаленням від стиснення Як приклад приведено роторно-поршневий двигун внутрішнього згорання з запаленням від стиснення Двигун містить корпус 1, в якому виконана секція з двох циліндрів 2 та 3 Таких секцій у двигуні може бути одна або дві і більш Порожнини циліндрів закриті з торців боковими кришками 4 У циліндрах 2 та 3 розміщені виконані у виді ексцентриків ротори 5 та 6, встановлені на паралельних валах 7 та 8, кінематичне зв'язаних між собою за допомогою шестеренчастої передачі (на кресленні не показана), яка забезпечує синхронне обертання валів з роторами в одну І ту ж сторону Між роторами 5 та 6 з можливістю з во ротно-поступового руху встановлено шибер 9, виконаний з двох підпружинених між собою частин (пружина не показана), з можливістю зміни його довжини Бокові СТО 45445 10 рони шибера 9 встановлені у подовжніх (у напрямнення до початку фази робочого ходу ВІДПОВІДНО В ку руху) пазах, виконаних у кришках 4 (на фіг 1 передній та задній камерах циліндрів, з'єднаних з пази позначені пунктиром) КІНЦІ шибера 9 контакданим золотником (на фіг 5, 6, 7, 8 та 9 відмічений тують з поверхнями роторів 5 та 6 і ділять у кожпочатком і кінцем стрілок), ному циліндрі порожнину, обмежену поверхнями аз - кутова відстань між подовжніми кромками циліндра та ротора, на дві камери перемінного вікна камери 22 або 23 (тобто кутова ширина, наоб'єму У першому і у другому циліндрах 2 та З приклад, вікна 28 на фіг 3) утворені, таким чином, передні по напрямку оберУ різноманітних виконаннях двигуна, що заявтання роторів камери 10 та 11 і задні камери 12 та ляється за рахунок його конструктивних особливо13 На фіг 1 напрямок обертання роторів показано стей величини он, аг, аз та а можуть бути різними стрілками У циліндрах 2 та 3 по обидві сторони У розглядуваному прикладі ці величини мошибера 9 виконані ВІДПОВІДНО впускні канали 14 та жуть бути, наприклад, такими Для обох золотників 15 і випускні канали 16 та 17 Випускні канали зміон = 190°, u = 4, аз = 30° Для золотника 18 можна щені в осьовому напрямку відносно впускних каприйняти аг = 240°, звідси а=100° Для золотника налів Двигун споряджено газорозподільним меха19 аг = 600°, тому а = 10° Тут кут a-z вибраний з нізмом, виконаним у вигляді двох циліндричних урахуванням того, що наріжні відстані отвору казолотників, що обертаються, 18 та 19, розташованалів 14, 15, 16 та 17 від площини шибера 9 приних між циліндрами 2 та 3 Золотники 18 та 19 майняті рівними 30° ють схожий устрій, містять однакові елементи і Завдяки тому, що шестернева передача, що тому на фіг 2, 3 та 4 умовно представлені однією з'єднує вали 7 та 8 роторів із золотниками 18 та 19 деталлю Перший золотник 18 розміщений над (на кресленні не показана) має передаткове відшибером 9, а другий золотник 19 - під шибером ношення u = 4, золотники обертаються у чотири Можливо виконання золотників не циліндричної, а рази повільніше, ніж ротори, тому забезпечується конічної форми У кожному золотнику на його проможливість поперемінного сполучення задніх катилежних кінцях виконані з'єднані з атмосферою мер 12 та 13 циліндрів із вхідним каналом 20 або з ВХІДНІЙ та ВИХІДНІЙ канали 20 та 21, а також дві однією з камер, наприклад, із камерою 22 ВІДПОВІоднакові камери 22 та 23, об'єми яких в обох золоДНОГО "свого" золотника, а передніх камер Ю т а 11 тниках 18 та 19 однакові На стороні вхідного кациліндрів - з вихідним каналом 21 або із другою налу 20 виконане зубчатий вінець для привода камерою, наприклад, з камерою 23 золотника У золотника (привод на кресленні не показано) Вхікорпусі 1 перед входом в впускні канали 15 та 14 дний канал 20 має два радіальних вікна 24 та 25, встановлені форсунки 32 та 33 для подачі палива діаметрально розташованих у поперечній площині, у камери 22 або 23 золотників 18 та 19 У даному а вихідний канал 21 - два радіальних вікна 26 та випадку камери 22 та 23 будуть виконувати функ27, також розташованих діаметрально, але в друції камер згорання Якщо двигун у карбюраторному гій поперечній площині Вікна 24 та 25 першого виконанні і працює на бензині, то замість форсунок золотника 18 розміщені навпроти впускного каналу 32 та 33 встановлюють свічки запалення Між ши15 циліндра 3, а ці ж вікна другого золотника 19 бером 9 і каналами 16, 17, 14 та 15 у стінках цилінавпроти впускного каналу 14 циліндра 2 Вікна 26 ндрів 2 та 3 виконані пази (на кресленні не показата 27 золотника 18 розміщені навпроти випускного ні) Ці пази призначені для відвертання запирання каналу 16 циліндра 2, а ці ж вікна золотника 19 залишків стислого повітря або продуктів згорання навпроти випускного канал 17 циліндра 3 Камера у передніх камерах Ю т а 11 при русі вершин рото22 також має два радіальних однакових вікна 28 та рів 5 та 6 на відрізку між випускними каналами 16 29, а камера 23 - два таких же радіальних вікна ЗО та 17 і шибером 9, а також для відвертання утвота 31 Вікна камери 23 розміщені діаметрально по рення вакууму у задніх камерах 12 та 13 при русі відношенню до вікон камери 22, причому вікна 28 вершин роторів на відрізку між шибером 9 і впускта ЗО обох камер розміщені між вікнами 24 та 25 ними каналами 14та 15 вхідного каналу 20, а вікна 29 та 31 - між вікнами 26 та 27 вихідного каналу 21 Вікна 28, 25, ЗО та Спосіб роботи роторно-поршневого двигуна 24, розташовані в одній площині на стороні вхідновнутрішнього згорання, що заявляється, здійснюго канал}7 20, зміщені у напрямку обертання золоють таким чином тника (на фіг 1, 3 та 4 показано стрілками) відносСпосіб передбачає протікання у циліндрах но вікон 29, 27, 31 та 26, розташованих у другій двигуна робочих циклів, які включають впуск, стиплощині на стороні вихідного каналу 21, на кут снення, робочий хід та випуск, причому кожну з перелічених фаз циклу здійснюють за один оборот а = он - аг/u - аз, ротора Спочатку здійснюють впуск заряду повітря де а - кут зміщення вікон на стороні вхідного у задньої камері 12 першого циліндра 2, з'єднуючи каналу 20 відносно вікон на стороні ВИХІДНОГО каза допомогою нижнього золотника 19 задню каменалу 21 (фіг 3, 4), ру 12 циліндра з атмосферою Після цього провадять стиснення його у передній камері 10 цього ж он - кутова відстань від випускного канал одноциліндра, після чого стислий заряд повітря за дого циліндра до впускного канал другого циліндра помогою верхнього золотника 18 переносять у по напрямку обертання золотника (на фіг 1 для задню камеру 13 другого циліндра 3, в якій здійсзолотника 18 - відстань між верхніми кромками нюють робочий хід Випуск здійснюють у передній каналів 16 та 15, а для золотника 19 - між нижніми камері другого циліндра 3, з'єднуючи и з атмосфекромками каналів 17 та 14), рою за допомогою нижнього золотника 19 Параu - передаткове відношення передачі, що з'єдлельно з описаним робочим циклом, який починанує вали роторів з золотниками, ють у першому циліндрі 2 і закінчують у другому аг - кут повороту роторів від кінця фази стис 11 45445 12 циліндрі 3, здійснюють другий робочий цикл, який робочий хід у другому циліндрі і там же випуск починають у другому циліндрі 3 і закінчують у Робочий цикл, що починається у першому ципершому циліндрі 2 Для цього у другому циліндрі ліндрі 2 (на фіг 6 позначений фігурними дужками) З паралельно з випуском у передній камері 11 протікає наступним чином У початковий момент здійснюють впуск у задній камері 13, з'єднуючи и з (фіг 10а) ротор 5 проходить нульове положення і атмосферою за допомогою верхнього золотника об'єм задньої камери 12 циліндра 2 стрибкувато 18 Після ЦЬОГО паралельно з робочим ходом в змінює свій об'єм від максимальної до нульової задній камері 13 здійснюють стиснення у передній величини, після чого вершина ротора 5 підходить камері 11 Стислий заряд повітря за допомогою до впускного каналу 14 циліндра 2 У цей момент нижнього золотника 19 переносять з передньої одне з вікон вхідного каналу 20, наприклад, вікно камери 11 другого циліндра 3 у перший циліндр 2, 24 (фігЗ) нижнього золотника 19 також підходить в якому у задній камері 12 здійснюють робочий хід, до впускного каналу 14 циліндра 2, і задня камера а потім у передній камері 10 - випуск, з'єднуючи 12 цього циліндра через впускний канал 14, вікно камеру 10 за допомогою верхнього золотника 18 з 24 та вхідний канал 20 з'єднується з атмосферою атмосферою Указані робочий хід і випуск у перОб'єм камери 12 починає збільшуватися і розпошому циліндрі 2 здійснюють паралельно зі стисчинається впуск свіжого заряду повітря За один ненням і впуском у цьому ж циліндрі У циліндрах 2 повний оберт ротора 5 (360°) задня камера 12 збіта 3 у задніх камерах 12 та 13 робочий хід чергульшує свій об'єм від нуля до максимальної велиють зі впуском, а у передніх камерах 10 та 11 вичини (фіг 11а) і фаза впуску завершується Золотпуск чергують зі стисненням При цьому забезпеник обертається у чотири рази повільніше, ніж чується протікання робочих ходів (гарячих фаз) ротор, тому він повернеться за цей час на 90° У поперемінно то у першому циліндрі 2 то у другому КІНЦІ фази впуску вікно 24 проходить впускний кациліндрі З нал 14 і зв'язок задньої камери 12 з атмосферою переривається Після проходження ротором 5 нуРоторно-поршневий двигун внутрішнього згольового положення задня камера 12 стає передрання, що заявляється, працює наступним чином ньою камерою 10 і починається фаза стиснення При обертанні роторів 5 та 6 камери циліндрів (фіг 11 б, в, г) У період процесу стиснення вікно 29 2 та 3 змінюють свій об'єм, причому об'єм передніх камери 22 верхнього золотника 18 підходить до камер 10 та 11 змінюється тільки в сторону зменвипускного каналу 16 циліндра 2, і передня камера шення, а задніх камер 12 та 13 - тільки в сторону 10 через канал 16 та вікно 29 з'єднується з камезбільшення У зв'язки з цим у передніх камерах 10 рою 22 золотника У КІНЦІ фази стиснення, коли та 11 протікають тільки фази стиснення і випуску, вершина ротора 5 наблизиться до шиберу 9, стиса у задніх камерах 12 та 13 - тільки фази впуску і лий заряд повітря витісняється з передньої камери робочого ходу Коли ротор 5 або 6 приходить у 10 у камеру 22 верхнього золотника 18 Після того, нульове положення, коли його вершина приходить як вікно 29 пройде канал 16, стислий заряд повітря у площину шибера 9 (для циліндра 2 - фіг 10а, а запирається у камері 22 і фаза стиснення завердля циліндра 3 -фігЮв), задня камера досягає шується (фіг 10а), а незначні залишки стислого максимального об'єму, а передня - нульового об'повітря через пази, виконані у СТІНЦІ циліндра 2 єму Після КОЖНОГО проход)7 ротора через нульове вище шибера 9 (на кресленні не показані) з камеположення задня камера стає передньою камери 10 витісняються у задню камеру 12 Золотник рою, об'єм якої починає зменшуватися, а передня 18, обертаючись по годинній стрілці (фиг 1, 3, 4), камера, об'єм якої зменшився до нуля, стає задпереносить розміщений у камері 22 стислий заряд ньою, і об'єм її починає збільшуватися Зміна об'повітря від циліндра 2 до циліндра 3 (на фіг 6 пеєму задньої камери від нуля до максимальної веренос заряду показаний стрілкою) Через 240° личини, а передньої - від максимальної величини (180° плюс наріжні відстані каналів 16 та 15 від до нуля, відбувається за один повний оберт ротошибера 9) після завершення стиснення у циліндрі ра Фази впуску і робочого ходу у задніх камерах 2 вершина ротора 6 другого циліндра 3, пройшов12 та 13 починаються в момент проходження верши нульове положення (фіг 10в), підходить до шин роторів 5 та 6 впускних каналів 14 та 15, а впускного каналу 15, і знов задня камера 13, що закінчуються при нульовому положенні роторів з'явилася, готова до фази робочого ходу Золотник Фази стиснення і випуску у передніх камерах 10 та 18, обертаючись у чотири рази повільніше роторів, 11 починаються при нульовому положенні роторів, повернеться за цей час лише на 60°, однак за раа закінчуються в момент проходження вершин хунок того, що друге вікно 28 камери 22 зміщене у роторів випускних каналів 16 та 17 На графіках напрямку обертання золотника відносно вікна 29, (фіг 5-9) початок впуску і робочого ходу, а також воно підійде до впускного каналу 15 циліндра З кінець стиснення і випуску позначені вертикальнивчасно безпосередньо до початку робочого ходу ми штрихами Протікання фаз у одному циліндрі Перед початком сполучення камери 22 золотника зсунуте на 180° відносно однойменних фаз у дручерез вікно 28 та канал 15 з задньою камерою 13 гому циліндрі У розглядуваному двигуні початок (тобто з деяким випередженням) у камеру 22 за фаз у другому циліндрі 3 (фіг 5 нижній графік) видопомогою форсунки 32 під тиском подасться папереджає на 180° початок однойменних фаз у ливо Утворена паливно-повітряна суміш самозапершому циліндрі 2 (там же, верхній графік) На палюється, і у момент сполучення камери 22 з фіг 5 видно, що у циліндрах 2 та 3 двигуна у будьзадньою камерою 13 продукти горіння розширюякий момент часу паралельно протікає чотири роються, поступають у задню камеру 13 і впливають бочих цикли, які включають впуск у одному цилінна ротор 6 Починається фаза робочого ходу у дрі, стиснення у цьому ж циліндрі, перенос стислодругому циліндрі 3 (фіг 10г, фіг 11а, б, в) У КІНЦІ го заряду повітря з одного циліндра у другий, 13 45445 фази робочого ходу, коли ротор 6 наблизиться до свого нульового положення (фіг 11 в), вікно 27 вихідного каналу 21 нижнього золотника 19 підходить до випускного каналу 17 циліндра 3 Після проходу ротором 6 нульового положення задня камера 13 циліндра 3 стає передньою камерою 11, яка через випускний канал 17, вікно 27 та вихідний канал 21 нижнього золотника 19 з'єднується з атмосферою Починається фаза випуску у другому циліндрі 3 (фіг 11г, фіг 10а, б) Повертаючись, ротор 6 витісняє продукти згорання в атмосферу, і коли вершина ротора 6 проходить випускний канал 17, вікно 27 також проходить випускний канал 17, зв'язок камери 11 циліндра 3 з атмосферою переривається і фаза випуску завершується (фіг 10в), а незначні залишки газів з об'єму камери 11, що зменшується до нуля , через пази у циліндрі 3 витісняються у задню камеру 13 Таким чином, робочий цикл, що почався впуском у першому циліндрі 2, через чотири з половиною оберти роторів завершується випуском у другому циліндрі З (фіг 6) У цьому циклі впуск та випуск здійснюються за допомогою нижнього золотника 19, а перенос стислого заряду повітря - за допомогою верхнього золотника 18 Робочий цикл, що починається в другому циліндрі 3 (на фіг 7 позначений фігурними дужками) протікає аналогічно описаному вище Після проходження ротором 6 нульового положення (фіг 11 в) вікно 25 верхнього золотника 18 підходить до впускного каналу 15 і з'єднує задню камеру 13, об'єм якої починає збільшуватися, через канали 15 та 20 з атмосферою Починається фаза впуску у другому циліндрі 3 (фіг 11г, фіг 10а, б), яка завершується, коли об'єм камери 13 збільшується до максимальної величини (фігЮв), а вікно 25 золотника 18 проходить канал 15 і зв'язок камери 13 з атмосферою переривається Після проходження ротором 6 нульового положення задня камера 13 стає передньою камерою 11 і починається фаза стиснення у другому циліндрі 3 (фіг 10г, фіг 11а, б) У цей час вікно 31 нижнього золотника 19 підходить до випускного каналу 17 циліндра 3 і передня камера 11 через канал 17 та вікно 31 з'єднується з камерою 23 нижнього золотника 19 Стислий заряд повітря витісняється з передньої камери 11 циліндра 3 у камеру 23 золотника 19, і після того, як вікно ЗІ пройде канал 17, стислий заряд замикається у камері 23 Фаза стиснення у циліндрі З завершується (фіг 11 в), а золотник 19 переносить замкнутий заряд повітря у циліндр 2 (на фіг 7 перенос заряду показаний стрілкою) Після завершення фази стиснення у циліндрі 3 через 600° (540° плюс наріжні відстані каналів 17 та 14 від шибера 9) вершина ротора 5 першого циліндра 2 пройшовши нульове положення (фіг 11а) підходить до впускного канал}7 14, і задня камера 12 циліндра 2, яка знов виникла, готова до прийому стислого заряду та початку фази робочого ходу Кутова відстань аі між каналами 16 та 15 (тобто шлях переносу стислого заряду верхнім золотником 18) така ж, як і кутова відстань між каналами 17 та 14 (шлях переносу заряду нижнім золотником 19), однак проміжок між кінцем стиснення у циліндрі 3 і початком робочого ходу у циліндрі 2 у два з половиною рази більше, ніж проміжок між 14 кінцем фази стиснення у циліндрі 2 і початком робочого ходу у циліндрі 3 (на фіг 6 та 7 проміжки відзначені початком та кінцем стрілок) У зв'язку з цим золотники 18 та 19, маючи принципово однакову конструкцію і однакові розміри їх елементів, відрізняються кутами а, тобто кутами зміщення вікон 28 та ЗО камер 22 та 23 відносно вікон 29 та 31 цих же камер у нижньому золотнику 19 цей кут менший, ніж у верхньому золотнику 18 (це відноситься також і до вікон 24, 25 та 26, 27 каналів 20 та 21 золотників) ЯК вказувалося вище, у реальному двигуні кут а у верхньому золотнику 18 може складати, наприклад, 100°, а у нижньому золотнику - 10° Завдяки цьому передача стислого заряду нижнім золотником 19 здійснюється за більший проміжок часу, ніж верхнім золотником 18 і, таким чином, забезпечується своєчасне підведення стислого заряду повітря у задню камеру 12 циліндра 2 Перед суміщенням вікна ЗО камери 23 з каналом 14 (тобто з випередженням), у камеру 23 за допомогою форсунки 33 подається паливо Паливноповітряна суміш, що спалахує, потім поступає у задню камеру 12 циліндра 2 і впливає на ротор 5 Починається фаза робочого ходу у задній камері 12 першого циліндра 2 (фіг 116, в, г, 10а) У КІНЦІ робочого ходу (фіг 10а) вікно 26 вихідного каналу 21 верхнього золотника 18 підходить до випускного каналу 16 і передня камера 10 циліндра 2 через канал 16, вікно 26 та канал 21 верхнього золотника 18 з'єднується з атмосферою Починається фаза випуску у першому циліндрі 2 (фіг 106, в, г) яка завершується, коли вершина ротора 5, а також вікно 26 проходять випускний канал 16 і зв'язок передньої камери 10 з атмосферою переривається Робочий цикл, що почався в другому циліндрі З, завершується у першому циліндрі 2 через п'ять 3 половиною оборотів роторів Таким чином, у циліндрах 2 та 3 паралельно протікають робочі цикли, які починаються з фази впуску поперемінно то у першому, то у другому циліндрі (фіг 5) У кожному циліндрі в продовження двох оборотів ротора впуск і наступне стиснення здійснюється паралельно з випуском і робочим ходом, при цьому однойменні фази у циліндрах взаємно зміщені на стать-оберту ротора, тобто на 180° У задніх камерах 12 та 13 циліндрів 2 та З робочий хід чергується зі впуском, а у передніх камерах 10 та 11 випуск чергується з стисненням (фіг 8, 9) Робочий хід здійснюється поперемінно то у одному, то у другому циліндрі, причому у задній камері кожного циліндра відбувається чергування робочого ходу з впуском свіжого заряду повітря, тобто гаряча фаза чергується з холодною, що у підсумку покращує охолодження циліндрів та роторів і сприяє зменшенню температурних навантажень у зонах горіння палива У двигуні, що заявляється, ступінь стиснення визначається відношенням максимального об'єму передньої камери циліндра, в якій відбувається стиснення, до об'єму камери золотника Нове виконання золотника дозволяє конструктивно забезпечити будь-яке необхідне відношення означених об'ємів і, отже, отримати необхідну ступінь стиснення, що забезпечує самозапалення палива (канали 16 та 17, через які проходить стисле повітря, у реальному двигуні мають малу довжину та об'єм, і тому на отримання 15 45445 16 необхідного ступеня стиснення практично не Завдяки цьому циліндри та ротори можна виконавпливають) Високий ступінь стиснення у новому ти уніфікованими і, таким чином, спростити та двигуні забезпечується без збільшення розмірів здешевіти виготовлення двигуна одного з циліндрів, як це має місце у прототипі 12 2 10 4 7 Ш 5 4В 16 S3 І9 ЗО 20 4 23 19 34 •-— Впуск • Сжатий ячип Фіг 5 • Выпуск 45445 18 360 Фіг В 450' - 540' Фіг 9 БЗО до" Фіг. И іпуск 480 Сжатие Рабочий ход 270 ыпуск Фіг Ю ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул СІМІХОХЛОВИХ 15 м Київ 04119 Україна (044)456-20- 90 ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна (044)216-32-71
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюTrofimchenko Oleksandr Oleksandrovych
Автори російськоюТрофимченко Александр Александрович
МПК / Мітки
МПК: F02B 53/00
Мітки: роботи, двигуна, спосіб, роторно-поршневого, трофімченка, внутрішнього, о.о, роторно-поршневий, двигун, згорання
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/9-45445-sposib-roboti-rotorno-porshnevogo-dviguna-vnutrishnogo-zgorannya-i-rotorno-porshnevijj-dvigun-trofimchenka-oo.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб роботи роторно-поршневого двигуна внутрішнього згорання і роторно-поршневий двигун трофімченка о.о.</a>
Попередній патент: Гідравлічний верхній привід бурової установки
Наступний патент: Спосіб сейсморозвідки нафтових і газових родовищ
Випадковий патент: Пристрій для відкривання і закривання ливарних форм в склоформуючій машині