ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С КАЧАЮЩИМСЯ РОТОРОМ-ПОРШНЕМ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к двигателям с качающимися рабочими органами, и может быть использовано в автомобилестроении, машиностроении и авиации.

Известны двигатели внутреннего сгорания с качающимися рабочими органами, содержащие корпус с радиальными перегородками, кольцевые рабочие объёмы, ограниченные торцевыми крышками и оснащённые каналами для подвода рабочей смеси и отвода отработавших газов, снабжённые входным качающимся валом с жёстко закреплённым на нём ротором-поршнем, кинематически связанным с вращающимся выходным валом посредством механизма привода [см. а.с. СССР №1442683 «Роторный двигатель внутреннего сгорания», МПК7 F02В 53/00 и заявка ФРГ №3725277, МПК7 F01С 9/00, F02В 53/00].

К недостаткам двигателей внутреннего сгорания с качающимися рабочими органами относятся сложность и громоздкость их конструкции, обусловленная ограниченной надёжностью в эксплуатации.

Известен ДВС с качающимся ротором-поршнем, содержащий корпус с боковыми крышками, радиальными перегородками, камерами нагнетателей и рабочими камерами сгорания, с окнами для подвода горючей смеси, отвода отработавших газов и продувки рабочих камер свежим зарядом. Лопастной ротор-поршень жёстко закреплён на входном качающемся валу, установленном в центральных подшипниковых опорах боковых крышек корпуса и кинематически связанном с вращающимся выходным валом кривошипно-шатунным механизмом [Патент RU № 2249701 С1, МПК7 F01С 9/00 «ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С КАЧАЮЩИМСЯ РОТОРОМ - ПОРШНЕМ»].

Недостатком данной конструкции двигателя является сложность устройства качающегося ротора-поршня, содержащего систему валов с шатунно-кривошипным механизмом и обладающего значительной сложностью, большими габаритами, весом, и низкой уравновешенностью, что приводит к снижению надежности и долговечности двигателя при его эксплуатации.

Заявляемое техническое решение направлено на упрощение конструкции двигателя, снижение его веса, габаритов и обеспечение полной уравновешенности.

Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем, содержащий корпус как минимум с двумя радиальными перегородками и со свечами зажигания, боковые крышки, как минимум двухлопастной качающийся ротор-поршень, имеющий ступицу с выемками, образующими с радиальными перегородками корпуса каналы для перепуска рабочей смеси, а с лопастями качающегося ротора-поршня - камеры нагнетателей и рабочие камеры сгорания с окнами для впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов, а также выходной вращающийся вал. Согласно изобретению двигатель содержит соосно расположенные в ряд как минимум один дополнительный корпус с промежуточной боковой крышкой и качающимся ротором-поршнем, а также стационарно установленную в центральных опорах боковых и промежуточных крышек опорную ось с качающимися на ней как минимум двумя качающимися роторами-поршнями, в полости которых размещены устройства кривошипно-кулисных механизмов с кулисными пазами, расположенными в области ступиц качающихся роторов-поршней, при этом кулисные пазы качающихся роторов-поршней сопряжены подвижно с ползунами, качающимися на кривошипных шейках выходного вращающегося как минимум двухкривошипного коленчатого вала, установленного в коренных подшипниковых опорах боковых и промежуточных крышек, смещённых относительно их центральных опор в пределах качающихся роторов-поршней.

На Фиг. 1, 2, 3 и 4 представлена конструкция двигателя внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем. На Фиг. 1 и 2 представлены виды спереди и сбоку. На Фиг. 3 и 4 поперечный А-А и продольный В-В разрезы.

Двигатель содержит четыре рядно расположенных корпуса 1 с двумя радиальными перегородками 2, свечами зажигания 3, окнами 4, 5 для впуска рабочей смеси и окнами 6 для выпуска отработавших газов. Двигатель также содержит две боковые крышки 7 и три промежуточные боковые крышки 7а. Корпуса 1, боковые крышки 7 и промежуточные крышки 7а жестко соединены между собою посредством шпилек 8. Боковые крышки 7 и промежуточные боковые крышки 7а содержат центральные опоры 9 и смещённые относительно них коренные подшипниковые опоры 10. В корпусах 1 с двумя радиальными перегородками размещены двухлопастные качающиеся роторы-поршни 12 двухсторонней работы, шарнирно опирающиеся своими ступицами 13 на опорную ось 14, стационарно установленную в центральных опорах 9 боковых крышек 7 и промежуточных боковых крышек 7а. Двухлопастные качающиеся роторы-поршни 12 в области ступиц 13 содержат кулисные пазы 15. В коренных подшипниковых опорах 10 боковых крышек 7 и промежуточных крышек 7а установлен выходной вращающийся четырехкривошипный коленчатый вал 16, на кривошипных шейках 17 которого установлены качающиеся ползуны 18, подвижно сопряжённые с кулисными пазами 15 качающихся роторов-поршней 12, образуя кривошипно-кулисные механизмы. Четырёхкорпусная конструкция двигателя с четырьмя качающимися роторами-поршнями 12 с четырехкривошипным коленчатым валом 16 является абсолютно уравновешенной. Для упрощения сборки двигателя двухлопастные качающиеся роторы-поршни 12 и ползуны 18 выполнены разъёмными (не показано). Как следует из Фиг. 4, каждый корпус 1 содержит две рабочих камеры сгорания 19, 20 и камеры нагнетателей 21 и 22. Каждый качающийся ротор-поршень 12 содержит рабочую лопасть С и вспомогательную лопасть Д. Рабочая лопасть С является общей для рабочих камер сгорания 19 и 20, а вспомогательная лопасть Д - общей для камер нагнетателей 21 и 22.

Работа предлагаемой конструкции двигателя по двухтактному циклу заключается в следующем. В двигателе (см. Фиг. 1-.4), содержащем корпуса 1 с двумя рабочими камерами сгорания 19, 20 и двумя камерами нагнетателей 21, 22 , протекают процессы в следующем порядке. Рабочие процессы в рабочих камерах сгорания 19, 20 смещены относительно друг друга на пол-оборота (180°) вращающегося кривошипного коленчатого вала 16. Полный рабочий цикл в каждой отдельно взятой рабочей камере 19, 20 происходит за один оборот коленчатого вала 16. При этом в каждой рабочей камере сгорания совершаются процессы рабочего хода, продувки, повторного наполнения их рабочей смесью и сжатия. На Фиг.4 зафиксировано положение лопастей С и Д качающегося ротора-поршня 12 в камерах нагнетателей 21, 22 и рабочих камерах сгорания 19, 20 корпуса 1. При движении (качании) вспомогательной лопасти Д рабочего ротора-поршня 12 (см. разрез В-В на Фиг.4 третьего корпуса 1) в неполное крайнее левое положение [кривошипы коленчатого вала 16 ещё не достигли в.м.т. и н.м.т.] в камере нагнетателя 22 образовалось разрежение, благодаря которому через открытые окна 5 произойдёт впуск рабочей смеси, засасываемой через карбюратор (не показан) в полость камеры нагнетателя 22. В это время в рабочей камере сгорания 20 с рабочей лопастью С готовится воспламенение рабочей смеси от свечи 3 с дальнейшим её расширением во время рабочего хода. Впускное окно 4 закрыто. В камере нагнетателя 21 заканчивается вытеснение сжатой рабочей смеси для продувки и наполнения ею рабочей камеры сгорания 19 в конце рабочего хода с последующим выпуском отработавших газов через выпускное окно 6 в атмосферу. Когда вспомогательная лопасть Д займёт крайнее левое положение в камере нагнетателя 21, через открытое впускное окно 5 произойдёт впуск топливовоздушной смеси в камеру нагнетания 22 для сжатия, продувки и наполнения ею камеры сгорания 20 в конце рабочего хода. После этого откроется выпускное окно 6 и произойдёт выпуск отработавших газов из камеры сгорания 20 в атмосферу. Во втором и четвёртом корпусах 1 двигателя смещены качающиеся роторы-поршни 12 на величину угла их качания по отношению к роторам-поршням первого и третьего корпусов. Затем двухтактный цикл во всех рабочих камерах сгорания двигателя повторится.