Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2249701
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С КАЧАЮЩИМСЯ РОТОРОМ-ПОРШНЕМ

English

Имя заявителя: Липневенко Валентин Андреевич (UA); Лукьянова Маргарита Валентиновна (UA)
Имя изобретателя: Липневенко Валентин Андреевич (UA); Лукьянова Маргарита Валентиновна (UA) 
Имя патентообладателя: Липневенко Валентин Андреевич (UA); Лукьянова Маргарита Валентиновна (UA)
Адрес для переписки: 91050, г. Луганск, ул. Учебная, 4а, ЗАО "Институт "Спецавтоматика", В.А. Липневенко
Дата начала действия патента: 2003.07.21

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям с качающимися рабочими органами. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит корпус 1 с выполненной в нем кольцевой рабочей камерой 2 и камерами завихрения 39, 40, выполненными в перегородках 9, 10. На входном валу 8 установлен качающийся ротор-поршень 7 из магнитно-твердого материала, имеющий ступицу 30 с лопастями 28, 29, образующими с перегородками две рабочие 33, 34 и две нагнетательные 35, 36 полости. Механизм привода ротора-поршня включает кривошипно-шатунный механизм. Согласно изобретению корпус 1 двигателя выполнен с диаметрально противоположно расположенными пазами 51, 52 Т-образной формы, внутри которых размещены стержни 53, 54 из электротехнической стали с обмотками 55, 56, контактирующие с внутренней поверхностью, охватывающей их пластины 57 из электротехнической стали С-образной формы. В перегородках 9, 10 выполнены радиальные пазы 43, 44, имеющие выход в камеры завихрения 39, 40. Центральные электроды 45, 46 свечей укреплены в перегородках 9, 10 и введены в камеры завихрения 39, 40. Это позволит обеспечить простыми средствами расширение функциональных возможностей, увеличение КПД двигателя и повышение надежности двигателя при эксплуатация.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям с качающимися рабочими органами.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с кольцевой рабочей камерой, соосные рабочие валы с установленными на них лопастями, образующими в кольцевой камере четыре рабочие и нагнетательные /нерабочие/ полости, выходной вал и механизм привода лопастей, установленный на рабочих валах, кинематически связывающий их с выходным валом и включающий шестерню, закрепленную жестко на корпусе соосно с рабочими валами, кривошипные механизмы, снабженные зубчатыми колесами-сателлитами и ползунами, установленные попарно-противоположно и кинематически связанные с выходным валом, при этом зубчатые колеса входят в зацепление с неподвижной шестерней, закрепленной на корпусе, а ползуны находятся в пазах крестовины, установленных на рабочих валах. Для повышения надежности работы роторного двигателя выходной вал и механизм привода снабжены зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении, причем зубчатое колесо механизма привода имеет внутренние спицы, на рабочих валах установлены зубчатые секторы, в зацеплении с которыми находятся конические шестерни, установленные на спицах и связанные жестко с пружинами кручения, рабочие валы снабжены механизмом стабилизации угловой скорости, состоящим из двух балансиров, связанных между собой пружинами и снабженных роликами, и профилированного кулачка, установленного с возможностью поворота на корпусе машины и снабженного рукояткой для поворота. /См. а.с.СССР №1442683 “Роторный двигатель внутреннего сгорания”, МПК 7 F 02 В 53/00, 07.12.88 г./

Недостатком этого двигателя являетсясложность его конструкции, вызванная наличием механизма привода лопастей, двух кривошипных механизмов и механизма стабилизации угловой скорости.

Выполнение рабочих и нагнетательных полостей рабочими и вспомогательными лопастями потребует вращение лопастей с разной скоростью от системы механизмов, а следовательно, потребует дополнительный расход мощности, что снизит КПД /коэффициент полезного действия/ двигателя.

Отсутствие эффективного процесса продувки отработавших газов приводит к снижению качества поступившей горючей смеси из-за смешивания ее с остатками отработавших газов.

Эти недостатки частично устранены в “Двухтактном двигателе внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем”, содержащем цилиндрический, закрытый с обеих сторон крышками 4, 5 корпус 1 /картер/, образующий кольцевую рабочую камеру, в середине которой установлен входной вал 3 /фиг.1/ с качающимся ротором-поршнем 6, в ступице которого выполнена выемка 17, сегментную перегородку 7, прикрепленную к корпусу 1 болтами 10, 11, генератор переменного тока /устройство зажигания/ 43 и каналы для подвода горючей смеси 18 и для отвода отработавших газов 19, которые закрываются и открываются лопастью 22 качающегося ротора-поршня. На валу 3 /фиг.3/ закреплен кривошип 23 /рычаг/, который посредством шатуна 25 связан с кривошипом 26, установленным на выходном валу 27. В корпусе 1 рядом с сегментной перегородкой 7 установлена свеча зажигания 16, и между ними и поршнем 6 устанавливаются уплотнения 12, 13, 14, 15. /См. патент ФРГ №3811760 “Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем”, МПК 7 F 02 B 53/00, F 01 C 9/00, 01.06.89 г./.

Недостатком этого двигателя является то, что он имеет ротор-поршень с одной лопастью, которая с перегородкой делят рабочую кольцевую камеру на две полости, одна из которых нагнетательная, а другая рабочая. Это приводит к тому, что для возвращения ротора-поршня с нижней мертвой точки /НМТ/ до верхней мертвой точки /ВМТ/ потребуется дополнительная мощность для вращения выходного вала, что снизит КПД двигателя.

При качании ротора-поршня ввиду его неуравновешенности возникают силы трения, вызывающие износ подшипников вала, корпуса, лопасти ротора-поршня и снижение надежности двигателя при эксплуатации.

Наличие генератора переменного тока сбоку корпуса приводит к увеличению габаритов двигателя и сложности его конструкции.

Известен и “Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем”, который является наиболее близким аналогом-прототипом заявленного изобретения. За прототип принят двигатель внутреннего сгорания,содержащий цилиндрический корпус 7 /фиг.1, 2/ с каналами для охлаждения и установленными в нем форсунками 21 /фиг.1 - вариант дизельного двигателя/ или двумя свечами зажигания 22 /фиг.2 - вариант двигателя “Отто”/. На корпусе 7 /фиг.2/ двигателя предусмотрен для подачи горючей смеси впускной канал 25, а для выхлопа отработавших газов выходной канал 26. Внутри корпуса 7 на рабочем валу 10 установлен качающийся ротор-поршень 8 /анкер/ с двумя лопастями и закреплены жестко с внутренней его стороны напротив форсунок 21 /фиг.1/ и в месте установки свечей зажигания 22 /фиг.2/ перегородки 27 /переходы/. Ротор-поршень 8 и перегородки 27 делят рабочую кольцевую камеру, образованную корпусом 7 на четыре полости с изменяющейся объемной величиной, две из которых полости нагнетания 23 и две рабочие полости 24. Для перелива горючей смеси в рабочие полости 24 в ступице качающегося ротора-поршня 8 выполнены выемки 9 /фиг.1, 2/. В жестких перегородках 27 выполнены камеры завихрения 20 /фиг.1 - вариант дизельного двигателя/, в которых поступившая горючая смесь из рабочих полостей благодаря вращающемуся движению качающегося ротора-поршня 8 будет сжиматься и при сильном завихрении сгущаться. Внутри ротора-поршня 8 и выходного вала 11 двигателя для смазки и охлаждения выполнены каналы 18 /фиг.1, 2, 3/. Для подачи смазки посредством насоса служат отверстия 29. Подпружиненные спиральными пружинами керамические уплотнения 17 и кольца 16 расположены на лопастях ротора-поршня 8 и перегородках 27. На кривошипе вала 10 и кривошипе вала 12 установлен шатун /штанга/ 13 /фиг.3, 4/, преобразующий качательное движение вала 10 во вращательное движение вала 12, на котором установлена шестерня 15 /фиг.5/, находящаяся в зацеплении с шестерней 14, насаженной на валу 11, который подвижно размещен внутри полого вала 10 с жестко закрепленным на нем ротором-поршнем 8. Все вышеперечисленное образует механизм привода лопастей. При запуске двигателя, например, стартером вращают вал 11 /фиг.3, 4/, который передает вращение через шестерни 14, 15 кривошипу вала 12, а он через шатун 13 и кривошип вала 10 передает качательное движение ротору-поршню 8, в результате чего двигатель внутреннего сгорания /ДВС/ начинает работать. После запуска двигателя происходит поступление горючей смеси в рабочие полости 24 /фиг.1/, где происходит в результате сжатия и зажигания горючей смеси под действием образовавшихся газов качание ротора-поршня 8. От ротора-поршня 8 качательное движение передается кривошипу вала 10, который передает движение шатуну 13, приводящему во вращение кривошип с валом 12. От вала 12 через шестерни 15 и шестерни 14 передается вращение валу 11. Для уравновешивания кривошипа вала 12 на нем установлен противовес 19, а на валу 11 смонтирован маховик-шестерня 14. /См. заявка ФРГ №3725277, МПК 7 F 01 С 9/00, F 02 B 53/00, 09.02.89 г./

Недостатком двигателя является сложная конструкция механизма привода лопастей при наличии в нем системы валов и шестерен, снижающая надежность двигателя при эксплуатации.

Конструкция корпуса двигателя не позволяет использовать его в качестве генератора переменного тока для создания разряда между электродами свечей зажигания, и для работы двигателя потребуется дополнительно генератор с приводом. Это приводит к сложности конструкции, двигателя и снижению надежности его при эксплуатации.

Отсутствие связи камер завихрения с выемками в ступице ротора-поршня не позволяет обеспечить ввод сжатой горючей смеси из полостей нагнетания в камеры завихрения и исключить образование в них остатков отработавших газов СО, что приводит к снижению КПД двигателя.

Отсутствие смотровых оком не позволяет обеспечить визуальный контроль качества состава и сгорания горючей смеси в рабочей полости, что снижает надежность двигателя при эксплуатация.

Конструкция привода лопастей не позволяет использовать его для изменения степени сжатия горючей смеси в рабочих полостях двигателя, исключая тем самым эксплуатацию двигателя на различных марках топлива, что не позволяет расширить номенклатуру применяемого топлива и сужает функциональные возможности двигателя.

Конструкция свечей зажигания и расположение их электродов вне камеры завихрения требует применения дополнительно распределителя зажигания с прерывателем и его привода, что позволяет получить только один разряд для зажигания горючей смеси. Это приводит к сложности конструкций, снижению надежности двигателя при эксплуатации в карбюраторном варианте исполнения.

Заявляемое техническое решение направлено на упрощение конструкции двигателя для облегчения его изготовления, расширение возможности применения двигателя для различной номенклатуры топлива и улучшение его эксплуатационных качеств.

Технический результат от использования изобретения заключается в уменьшении количества электрических аппаратов с приводами, в расширении функциональных возможностей за счет изменения степени сжатия горючей смеси в рабочих полостях двигателя, увеличении КПД двигателя путем устранения остатков отработавших газов из камер завихрения и рабочих полостей двигателя и повышении надежности двигателя при эксплуатации посредством увеличения количества разрядов свечей зажигания.

Сущность изобретения заключается в том, что в двигателе внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем, содержащем корпус с выполненной в нем кольцевой рабочей камерой, ограниченной с торцов боковыми крышками, в которой расположены жестко закрепленные к корпусу перегородки с камерами завихрения, а на входном валу установлен ротор-поршень, имеющий ступицу с выемками для перелива горючей смеси и по меньшей мере две лопасти, образующие с перегородками две рабочие и нагнетательные полости, связанные с корпусом свечи зажигания, окна впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов, размещенные на входном валу и роторе-поршне смазочно-охлаждающие каналы, а и механизм привода ротора-поршня, установленный на двух параллельных валах и включающий кривошипно-шатунный механизм, корпус двигателя выполнен с диаметрально противоположно расположенными пазами Т-образной формы, внутри которых размещены стержни с обмотками, контактирующие с внутренней поверхностью, охватывающей их пластины С-образной формы, имеющей впадину в средней части для установки свечи зажигания, причем в стержнях выполнены каналы для их охлаждения и обмоток, связанные с каналами подвода и отвода пластины, а в перегородках радиальные пазы, имеющие выход в камеры завихрения, напротив которых расположены смотровые окна, выполненные на одной из боковых крышек корпуса, при этом в кривошипе механизма привода ротора-поршня, установленном на выходном валу, выполнен паз, в котором расположен с возможностью перемещения вдоль его оси палец кривошипа, а свечи зажигания выполнены с центральными электродами, укреплены в перегородках корпуса, и их электроды введены в камеры завихрения, напротив электродов, которые установлены на противоположных сторонах одной из лопастей ротора-поршня перпендикулярно к ее боковым поверхностям с зазором “а” между наружным диаметром резьбовых концов этих электродов и центральными электродами свечей зажигания, на высоте Н, определяемой из выражения

H=h+h₁=h+L·tg, где

h - высота от горизонтальной оси ротора-поршня до боковой поверхности лопасти; h₁ - высота от горизонтальной оси ротора-поршня до конца резьбового электрода; L - расстояние от вертикальной оси ротора-поршня до оси резьбового электрода; - угол поворота ротора-поршня опережения зажигания до ВМТ или НМТ /верхней или нижней мертвой точки/.

Ротор-поршень двигателя выполнен из магнитно-твердого материала с радиальным направлением намагниченности относительно его оси качания, корпус, крышки и входной вал - из немагнитного материала, а корпусные детали-пластины и стержни - из электротехнической стали. Паз в кривошипе механизма привода ротора-поршня выполнен овальной формы, и его длина l выбрана из условия поворота ротора-поршня на угол и определяется из выражения

где S - путь, пройденный ротором-поршнем при повороте на угол , определяемый хордой; R - радиус установки кривошипа на выходном валу; d_пал.кр. - диаметр пальца кривошипа; - угол поворота ротора-поршня при перемещении пальца в пазу кривошипа.

Для обеспечения необходимого зазора “а” между резьбовыми и центральными электродами свечей зажигания установлены регулировочные кольца, которые размещены между корпусом и свечами зажигания.

Выполнение корпуса с диаметрально противоположно расположенными пазами Т-образной формы, внутри которых размещены стержни с обмотками, контактирующие с внутренней поверхностью охватывающей их пластины С-образной формы, имеющей впадину в средней части для установки свечи зажигания или форсунки, в стержнях каналов для их охлаждения и обмоток, которые связаны с каналами подвода и отвода пластины и выполнение стержней и пластины из электротехнической стали позволяет использовать корпус при взаимодействии с ротором-поршнем, выполненным из магнитно-твердого материала в качестве генератора переменного тока с охлаждением его обмоток, что упрощает конструкцию двигателя за счет исключения дополнительного генератора с приводом и обеспечивает его надежность при эксплуатации.

Выполнение в перегородках радиальных пазов, имеющих выход в камеры завихрения, позволяет обеспечить ввод горючей смеси из нагнетательных полостей рабочей камеры в камеры завихрения и из нее в рабочие полости рабочей камеры с отработавшими газами, вытесняя их полностью в выпускное окно, и заполнение их очередной порцией горючей смеси, что исключает образование остатков отработавших газов СО в камерах завихрения и рабочих полостях, и увеличивает КПД двигателя.

Выполнение на одной из боковых крышек корпуса смотровых окон, расположенных напротив камер завихрения, позволяет без специальных устройств производить визуальный контроль количества разрядов на свечах зажигания, качества состава и сгорания горючей смеси по цвету ее вспышки, которые при использовании гибких световодов с диафрагмой используют для указателей поворота или других сигнализаций транспортного средства, что повышает надежность двигателя при эксплуатации и позволяет упростить конструкцию транспортного средства.

Выполнение в кривошипе механизма привода ротора-поршня, установленном на выходном валу паза овальной формы, в котором расположен с возможностью перемещения вдоль его оси палец кривошипа, позволяет изменить радиус установки этого кривошипа и соответственно через шатун и кривошип входного вала, изменить путь S, пройденный ротором-поршнем при повороте на угол , определяемый хордой, а и степень сжатия горючей смеси в рабочих полостях двигателя. Длина паза l выбрана из условия поворота ротора-поршня на угол и определяется из выражения

где S - путь, пройденный ротором-поршнем при повороте на угол , определяемый хордой; R - радиус установки кривошипа на выходном валу; d_пал.кр. - диаметр пальца кривошипа; - угол поворота ротора-поршня при перемещении пальца в пазу кривошипа. Это позволяет расширить функциональные возможности двигателя и обеспечить эксплуатацию двигателя на различных марках топлива.

Выполнение свечей зажигания с центральными электродами, укрепление их в перегородках корпуса через регулировочные кольца с вводом электродов в камеры завихрения напротив резьбовых электродов позволяет обеспечить многократное воспламенение горючей смеси в камерах завихрения, снизить уровень угарного газа СО в отработавших газах и увеличить КПД двигателя. Кроме этого, при соответствующем давлении и степени сжатия возможна замена свечей зажигания на форсунки топлива для переоборудования в дизельный вариант, что и расширяет функциональные возможности двигателя.

Установка резьбовых электродов на противоположных сторонах одной из лопасти ротора-поршня перпендикулярно к ее боковым поверхностям с зазором “а” между наружным диаметром резьбовых концов этих электродов и центральными электродами свечей зажигания на высоте Н, определяемой из выражения

H=h+h₁=h+L·tg,

где h - высота от горизонтальной оси ротора-поршня до боковой поверхности лопасти; h₁ - высота от горизонтальной оси ротора-поршня до конца резьбового электрода; L - расстояние от вертикальной оси ротора-поршня до оси резьбового электрода; - угол поворота ротора-поршня опережения зажигания до ВМТ или НМТ /верхней или нижней мертвой точки/, позволяет получить количество разрядов, равное количеству витков резьбы электродов при повороте ротора-поршня на угол . Такое увеличение количества разрядов свечей зажигания позволяет повысить надежность зажигания рабочей смеси и двигателя при эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

Фиг.1 показан общий вид двигателя, поперечный разрез

Фиг.2 - сечение А-А на фиг.1

Фиг.3 - продольный разрез Б-Б на фиг.1

Фиг.4 - продольный разрез В-В на фиг.1

Фиг.5 - узел Т на фиг.1 в увеличенном масштабе

Фиг.6 - корпус двигателя в аксонометрии

Фиг.7 - вид Г на фиг.3 - схема действия кривошипно-шатунного механизма

Фиг.8 - положение лопастей ротора-поршня при его повороте на yгол по часовой стрелке

Фиг.9 - положение лопастей ротора-поршня при его повороте на угол против часовой стрелки.

Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем содержит корпус 1 /фиг.1, 3, 4, 6/ с выполненной в нем кольцевой рабочей камерой 2, ограниченной с торцов прикрепленными к нему с помощью болтов 3, 4 боковыми крышками 5, 6, качающийся ротор-поршень 7, закрепленный в рабочей камере на входном шлицевом валу 8, перегородки 9, 10, прикрепленные болтами 11, 12 к внутренней цилиндрической поверхности корпуса и механизм привода ротора-поршня, который содержит два вала - качающийся входной шлицевый вал 8 и вращающийся выходной шлицевый вал 13, на шлицах которых с правой стороны зафиксированы пружинными кольцами 14, 15 кривошипы 16, 17, в которых закреплены гайками 18, 19 с шайбами 20, 21 пальцы 22, 23, посредством которых кривошипы связаны шарнирно с шатуном 24.

Валы 8 и 13 /фиг.3/ имеют шлицы с обеих сторон и установлены в подшипниках скольжения 25, 26, размещенных в отверстиях крышек 5, 6, которые в нижней части выполнены с опорными лапами 27 для крепления двигателя. Шлицевый конец выходного вала 13 и входного вала 8 с левой стороны служит для передачи потребителю вращательного и качательного движения. Ротор-поршень 7 /фиг.1, 8, 9/ выполнен в виде двух лопастей 28, 29 со ступицей 30, на которой выполнены выемки 31, 32 для перелива горючей смеси. Рабочая камера 2 лопастями 28, 29 и перегородками 9, 10 разделена на две рабочие 33, 34 и две нагнетательные 35, 36 полости с изменяющейся объемной величиной и содержит свечи зажигания 37, 38 или форсунки по дизельному варианту /не показаны/. Перегородки 9, 10 имеют камеры завихрения 39, 40 с отверстиями 41, 42 для выхода сжатой горючей смеси и в них выполнены радиальные пазы 43, 44, обеспечивающие связь камер завихрения с выемками 31, 32 ступицы 30 ротора-поршня 7 для ввода горючей смеси из нагнетательных полостей 35 и 36.

Свечи зажигания 37, 38 /фиг.1, 5/ выполнены с центральными электродами 45, 46 и установлены через регулировочные кольца 47, 48 в отверстиях перегородок 9, 10 с размещением электродов в камерах завихрения 39, 40 напротив резьбовых электродов 49, 50 для получения искры зажигания. Регулировочные кольца 47, 48, служащие одновременно уплотнением, расположены между корпусом 1 и свечами зажигания 37, 38.

Резьбовые электроды 49, 50 установлены на противоположных сторонах лопасти 28 ротора-поршня 7 перпендикулярно к ее боковым поверхностям с зазором “a” между наружным диаметром резьбовых концов этих электродов и центральными электродами 45, 46 свечей зажигания 37, 38 на высоте Н, определяемой из выражения

H=h+h ₁=h+L·tg,

где h - высота от горизонтальной оси ротора-поршня до боковой поверхности лопасти; h₁ - высота от горизонтальной оси ротора-поршня до конца резьбового электрода; L - расстояние от вертикальной оси ротора-поршня до оси резьбового электрода; - угол поворота ротора-поршня опережения зажигания до ВМТ или НМТ. Величина зазора “а” регулируется с помощью колец 47, 48. Значение h₁=L·tg определяется из треугольника ОДЕ /фиг.5/, значение угла 5°-7° и зазора “а” 0,5-0,8 мм приняты согласно данных для регулировки и контроля автомобилей. /См. “Устройство, обслуживание автомобилей ВАЗ-2105, ВАЗ-2104, ВАЗ-2107 авторов В.А.Вершигора и др. Москва, “Патриот”, 1990, с.17/.

Цилиндрический корпус 1 /фиг.1, 4, 6/ выполнен с диаметрально противоположно расположенными пазами 51, 52 Т-образной формы, в которых размещены стержни 53, 54 с расположенными на них обмотками 55, 56, контактирующие с внутренней поверхностью установленной на них пластиной 57 С-образной формы со впадиной 58 с отверстием 59 в средней ее части для установки свечи 37, выполняющей роль магнитопровода. Для охлаждения обмоток 55, 56 в стержнях 53, 54 выполнены каналы 60, 61, а в пластине 57 два канала 62 и два канала 63 для подвода и отвода охлаждающей жидкости.

Ротор-поршень 7 выполнен из магнитно-твердого материала с радиальным направлением намагниченности относительно его оси качания, корпус 1, крышки 5, 6 и входной вал 8 из немагнитного материала, а корпусные детали - пластина 57 и стержни 53, 54 - из электротехнической стали.

Такая конструкция корпуса 1 и ротора-поршня 7, а и материал, из которого они изготовлены, позволяет использовать их в качестве статора и ротора генератора переменного тока, вырабатывающего собственную электроэнергию для создания электрического разряда между электродами 45, 46 и 49, 50, обеспечивая работу двигателя внутреннего сгорания.

В боковой крышке 6 корпуса 1 выполнено окно 64 для подачи горючей смеси и окно 65 для выхлопа отработавших газов, а и два смотровых окна 66 из жаропрочного стекла, расположенных напротив камер завихрения 39, 40.

В кривошипе 17 /фиг.3/ механизма привода ротора-поршня 7 выполнен паз 67 овальной формы, в котором расположен с возможностью перемещения вдоль его оси палец 23, позволяющий обеспечить диапазон качания ротора-поршня 7 и соответственно различную степень сжатия горючей смеси в камерах завихрения 39, 40 в зависимости от его длины. Длина паза l выбрана из условия поворота ротора-поршня 7 на угол и определяется из выражения

где S - путь, пройденный ротором-поршнем при повороте на угол , определяемый хордой; d_пал.кр. - диаметр пальца кривошипа; R - радиус установки кривошипа на выходном валу; - угол поворота ротора-поршня при перемещении пальца в пазу кривошипа. Значение определяется из треугольника ОИК /фиг.7/, значение угла 90°-100° и значение радиуса R кривошипа принято согласно степени сжатия на его шкале, a d_пал.кр. paвен ширине паза.

Следовательно, для использования в двигателе различных марок топлива необходимо изменение величины сжатия горючей смеси в камерах завихрения 39, 40, которое достигается изменением угла поворота качающегося ротора-поршня 7 до ВМТ или НМТ и радиуса R установки кривошипа 17 на выходном валу 13 при перемещении его пальца 23 в пазу 67.

Расположение свечей зажигания 37, 38 в отверстиях перегородок 9, 10 и связь их электродов 45, 46 с камерами завихрения 39, 40 позволяет заменить их на форсунки впрыскивания топлива и переоборудовать в дизельный вариант.

Для охлаждения и смазки ротора-поршня 7 /фиг.4/ масляным насосом /не показан/ внутри входного вала 8 с обеих сторон выполнены продольные каналы 68, 69 с установленными в них заглушками 70, 71, соединенные отверстиями 72, 73 со сквозными радиальными каналами 74, 75, выполненными в роторе-поршне 7, которые между собой сообщены продольными отверстиями 76, 77. На входном валу 8 в месте установки подшипников скольжения 25 выполнены кольцевые канавки 78, 79 с радиальными отверстиями 80, 81, обеспечивающими связь с патрубками 82, 83, установленными в крышках 5, 6.

Для обеспечения герметичности двигателя корпус 1 /фиг.1, 3, 4/ соединен с крышками 5, 6 через прокладки 84, 85, а на лопастях 28, 29 ротора-поршня 7 и перегородках 9, 10 установлены подпружиненные пластины 86, 87 и на входном валу 8 - уплотнительные кольца 88.

Двигатель работает по двухтактному циклу следующим образом. При пуске двигателя валу 13 сообщают стартером вращательное движение, которое механизмом привода преобразуется в качательное и передается входному валу 8 и ротору-поршню 7 для поворота на угол /система пуска не показана/.

При движении ротора-поршня 7 /фиг.8/ по часовой стрелке от ВМТ до НМТ происходит сжатие горючей смеси в рабочей полости 33 и в камере завихрения 40, при этом в нагнетательной полости 36 происходит разряжение, и через окно 64 из карбюратора /не показан/ в нее поступает горючая смесь, в нагнетательной полости 35 происходит сжатие горючей смеси, а затем через выемку 32 в ступице 30 ротора-поршня 7 и радиальный паз 43 она поступает в камеру завихрения 39, осуществляя продувку отработавших газов через отверстие 41 в рабочую полость 34 и окно 65 и заполнение полости свежим зарядом горючей смеси.

Воспламенение горючей смеси в камере завихрения 40 происходит в момент совпадения центрального электрода 45 свечи зажигания 37 с первый витком резьбы электрода 49 при повороте ротора-поршня 7 на начальный угол опережения зажигания. При этом количество разрядов будет равно количеству витков резьбы электрода 49, совпадающих с центральным электродом 45 при повороте ротора-поршня на угол .

При движении ротора-поршня 7 /фиг.1, 6/ происходит взаимодействие его со стержнями 53, 54 и пластиной 57 для образования в обмотках 55, 56 переменного электрического тока, который через катушку высокого напряжения /не показана/ используют для создания электрического разряда между электродами 45, 46 и 49, 50 и нужд транспортного средства.

После воспламенения топлива в рабочей полости 33 /фиг.8/ ротор-поршень 7 /фиг.9/ совершает движение против часовой стрелки от НМТ до ВМТ, при этом происходит сжатие горючей смеси в рабочей полости 34 и в камере завихрения 39, а в нагнетательной полости 35 происходит разряжение, и через окно 64 из карбюратора в нее поступает горючая смесь, в нагнетательной полости 36 происходит сжатие горючей смеси, а затем через выемку 31 в ступице 30 ротора-поршня 7 и радиальный паз 44 она поступает в камеру завихрения 40, осуществляя продувку отработавших газов через отверстие 42 в рабочую полость 33 и окно 65 и заполнение полости свежим зарядом горючей смеси.

Воспламенение горючей смеси в камере завихрения 39 происходит в момент совпадения центрального электрода 46 свечи зажигания 38 с первым витком резьбы электрода 50 при повороте ротора-поршня 7 на угол . При работе двигателя для охлаждения корпуса 1 /фиг.1/, стержней 53, 54, обмоток 55, 56 и пластины 57 охлаждающая жидкость поступает через каналы 62, 63 в каналы 60, 61.

Для смазки и охлаждения ротора-поршня 7 /фиг.4/ смазочно-охлаждающая жидкость поступает в патрубок 82 через отверстия 80 в продольный канал 68 входного вала 8 и через отверстие 72 в сквозной радиальный канал 74, затем через продольные отверстия 76, 77 в радиальный канал 75 и через отверстие 73 в продольный канал 69 вала 8, а затем через отверстие 81 в патрубок 83.

При перестройке двигателя на иную марку топлива производят перестановку и фиксирование с помощью гаек 19 /фиг.3, 7/, пальца 23 в пазу 67 кривошипа 17 по шкале /не показана/, расположенной на этом кривошипе. Цифровая градуировка шкалы соответствует степени сжатия применяемых марок топлива.

Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем прост в изготовлении и эксплуатации и позволяет использовать его с различной номенклатурой топлива и в дизельном варианте. Кроме того, двигатель надежен при эксплуатации, позволяет увеличить КПД и обеспечить более эффективную работу.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Двигатель внутреннего сгорания с качающимся ротором-поршнем, содержащий корпус с выполненной в нем кольцевой рабочей камерой, ограниченной с торцов боковыми крышками, в которой расположены жестко закрепленные к корпусу перегородки с камерами завихрения, а на входном валу установлен ротор-поршень, имеющий ступицу с выемками для перелива горючей смеси и, по меньшей мере, две лопасти, образующие с перегородками две рабочие и нагнетательные полости, связанные с корпусом свечи зажигания, окна впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов, размещенные на входном валу и роторе-поршне, смазочно-охлаждающие каналы, а и механизм привода ротора-поршня, установленный на двух параллельных валах и включающий кривошипно-шатунный механизм, отличающийся тем, что корпус двигателя выполнен с диаметрально противоположно расположенными пазами Т-образной формы, внутри которых размещены стержни с обмотками, контактирующие с внутренней поверхностью охватывающей их пластины С-образной формы, имеющей впадину в средней части для установки свечи зажигания, причем в стержнях выполнены каналы для их охлаждения и обмоток, связанные с каналами подвода и отвода пластины, а в перегородках - радиальные пазы, имеющие выход в камеры завихрения, напротив которых расположены смотровые окна, выполненные на одной из боковых крышек корпуса, при этом в кривошипе механизма привода ротора-поршня, установленном на выходном валу, выполнен паз, в котором расположен с возможностью перемещения вдоль его оси палец кривошипа, а свечи зажигания выполнены с центральными электродами, укреплены в перегородках корпуса и их электроды введены в камеры завихрения напротив резьбовых электродов, которые установлены на противоположных сторонах одной из лопастей ротора-поршня перпендикулярно ее боковым поверхностям с зазором “а” между наружным диаметром резьбовых концов этих электродов и центральными электродами свечей зажигания на высоте Н, определяемой из выражения

H=h+h₁=h+L·tg,

где h - высота от горизонтальной оси ротора-поршня до боковой поверхности лопасти;

h₁ - высота от горизонтальной оси ротора-поршня до конца резьбового электрода;

L - расстояние от вертикальной оси ротора-поршня до оси резьбового электрода;

- угол поворота ротора-поршня опережения зажигания до ВМТ или НМТ.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор-поршень выполнен из магнитно-твердого материала с радиальным направлением намагниченности относительно его оси качания, корпус, крышки и входной вал из немагнитного материала, а корпусные детали, пластина и стержни из электротехнической стали.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что паз в кривошипе механизма привода ротора-поршня выполнен овальной формы и его длина l выбрана из условия поворота ротора-поршня на угол и определяется из выражения

где S – путь, пройденный ротором-поршнем при повороте на угол , определяемый хордой;

R - радиус установки кривошипа на выходном валу;

d _пал.кр - диаметр пальца кривошипа;

- угол поворота ротора-поршня при перемещении пальца в пазу кривошипа.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения необходимого зазора “а” между резьбовыми и центральными электродами свечей зажигания установлены регулировочные кольца между корпусом и свечами зажигания.

Версия для печати
Дата публикации 28.12.2006гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов