Изобретение относится к машиностроению, а именно к роторным двигателям. Техническим результатом является повышение надежности двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит корпус, соосно расположенные в нем вал, роторы с попарно симметричными лопастями-поршнями и механизм синхронизации движения роторов. Согласно изобретению, каждый ротор имеет свой, отдельный, механизм синхронизации и механизм регулировки, при этом механизмы выполнены одинаковыми, в виде конической зубчатой планетарной передачи и сферического кривошипно-шатунного механизма, в котором кривошип жестко установлен на сателлите так, что его ось при вращении сателлита описывает телесный угол. Водила планетарных передач жестко установлены на валу двигателя, а солнечные колеса шарнирно установлены в корпусе двигателя так, что они имеют возможность поворачиваться вокруг своей оси относительно корпуса и друг друга, а также фиксироваться в заданном положении с помощью механизмов регулировки, выполненных в виде самотормозящей червячной передачи. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к роторным машинам с периодически изменяющимися объемами, в том числе ДВС.
Известны роторные двигатели, содержащие корпус с внутренней цилиндрической поверхностью, закрытый торцовыми крышками, с установленными в нем концентрическими роторами с попарносимметрическими лопастями-поршнями, которые вращаются в корпусе с помощью различных механизмов синхронизации (см. патенты RU 2076934 С1, кл. F 02 В 53/00, 10.04.97, RU 2084656 С1, кл. F 02 B 53/00, 20.07.97, RU 2014479 С1, кл. F 02 В 53/00, 15.06.94, RU 2030606 С1, кл. F 02 В 53/00, 16.10.87, RU 2043521 С1, кл. F 02 В 53/00, 23.01.90). К причинам, препятствующим достижению, указанного ниже, технического результата, при использовании известных двигателей, относится то, что роторы имеют плохое охлаждение и связаны между собой одним механизмом синхронизации, что снижает надежность двигателя и не дает возможности регулировки таких параметров двигателя, как степень сжатия и фазы газораспределения. Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является роторный двигатель Е. Кауэртца, содержащий корпус с внутренней цилиндрической поверхностью, закрытый крышками, расположенные в нем роторы с попарно симметричными лопастями-поршнями, и, вынесенный за пределы рабочего пространства двигателя, механизм синхронизации, выполненный в виде комбинации зубчатой, цилиндрической, планетарной передачи и кривошипно-шатунного механизма, при этом солнечное колесо планетарной передачи жестко установлено на крышке корпуса двигателя, водило жестко установлено на валу, а на саттелите жестко установлен кривошип, шарнирно соединенный шатуном с одним из роторов, при этом, другой ротор жестко установлен на валу двигателя. Лопасти-поршни роторов выполнены в виде параллелепипедов. В корпусе двигателя установлена свеча зажигания, или форсунка, и выполнены выпускные окна, а впускные окна выполнены в крышке двигателя (см. Судовые роторные двигатели / Е.Н. Акатов. В.С. Бологов, В.К. Горбатый, Г.Л. Ячевский. - Л.: Судостроение, 1967, 380 с.). Принято за прототип. К причинам, препятствующим достижению, указанного ниже, технического результата, при использовании известного двигателя, принятого за прототип, относится невозможность регулировки параметров двигателя, сложность осуществления охлаждения роторов, низкая надежность двигателя. Техническая задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение надежности, обеспечение возможности регулировки параметров двигателя, упрощение системы охлаждения роторов. Технический результат - повышение надежности, обеспечение возможности регулировки параметров двигателя, упрощение системы охлаждения роторов. Технический результат по повышению надежности двигателя и обеспечению возможности регулировки параметров, при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном двигателе, содержащем корпус с внутренней цилиндрической поверхностью, закрытый крышками, соосно расположенные в нем вал, роторы с попарно симметричными лопастями-поршнями, и механизм синхронизации движения роторов, каждый ротор имеет свой, отдельный механизм синхронизации и механизм регулировки, при этом механизмы выполнены одинаковыми в виде конической, зубчатой, планетарной передачи и сферического кривошипно-шатунного механизма, в котором кривошип жестко установлен на саттелите так, что его ось, при вращении саттелита, описывает телесный угол с вершиной в точке пересечения оси вала с осью саттелита, и с углом при вершине, равным углу колебаний соответствующего ротора относительно вала, а пальцы, жестко связанные с соответствующим ротором, шарнирно соединены с кривошипом шатуном, выполненным в виде кольца, или его части, и установлены так, что их оси перпендикулярны оси вала и проходят через точки пересечения оси вала с осями саттелитов, при этом водила планетарных передач жестко установлены на валу двигателя, а солнечные колеса шарнирно установлены в корпусе двигателя так, что их оси совпадают с осью вала и они имеют возможность поворачиваться вокруг своей оси относительно корпуса и друг друга, а также фиксироваться в заданном положении, с помощью механизмов регулировки, выполненных в виде самотормозящей червячной передачи, в которой червячное колесо жестко связано с соответствующим солнечным колесом планетарных передач, а червяки шарнирно установлены в корпусе двигателя и на них жестко установлены рычаги управления. Технический результат по повышению надежности и по упрощению системы охлаждения роторов, при осуществлении изобретения, достигается тем, что в известном роторном двигателе, содержащем корпус с внутренней цилиндрической поверхностью, закрытый крышками, соосно расположенные в нем вал, роторы с попарно симметричными лопастями-поршнями, и механизм синхронизации движения роторов, роторы выполнены и вращаются совместно с соответствующими боковыми стенками рабочего пространства двигателя, при этом форма внутреннего пространства двигателя и соответственно лопастей-поршней, в осевом сечении двигателя, может быть любая, а охлаждение роторов и стенок осуществляется путем полива охлаждающей жидкостью через форсунки, установленные в корпусе двигателя. При исследовании отличительных признаков, описываемого роторного двигателя, не выявлено каких-либо аналогичных решений, касающихся регулировки параметров двигателя, конструкции роторов и системы охлаждения элементов двигателя. На фиг. 1 изображено осевое сечение двигателя; на фиг.2 - сечение А-А по центру рабочего пространства двигателя с указанием камер, впускных и выпускных окон; на фиг.3 - сечение Б-Б по оси саттелита одного из механизмов синхронизации, при этом саттелит и шатун условно повернуты; на фиг. 4 - сечение В-В по оси червяка червячной передачи одного из регулировочных механизмов. Двигатель содержит корпус 4 с внутренней цилиндрической поверхностью, в котором выполнены впускные 16 и выпускные 15 окна, места для установки свечи зажигания или форсунки 14, и форсунок 13 для подачи охлаждающей жидкости, а также отверстия 3 для слива масла (охлаждающей жидкости). Корпус закрыт крышками 5, в которых шарнирно соосно с цилиндрической поверхностью корпуса 4, установлен вал 7, на котором шарнирно установлены роторы 2 и 1, выполненные совместно с боковыми стенками рабочего пространства двигателя и попарно симметричными лопастями-поршнями. На ступицах роторов 1 и 2, на внешней стороне, жестко установлены пальцы 18 так, что их оси перпендикулярны оси вала и проходят через точки пересечения оси вала и осей саттелитов 9 механизмов синхронизации. Механизмы синхронизации расположены по обе стороны рабочего пространства двигателя, за роторами 1 и 2. Механизмы для каждого ротора 1 и 2 одинаковые и представляют собой коническую, зубчатую, планетарную передачу, состоящую из солнечного колеса 6, шарнирно установленного в крышке 5 соосно с валом 7, водила 10, жестко установленного на валу 7 так, что ось саттелита 9 перпендикулярна оси вала 7 и находится в одной перпендикулярной оси вала 7, плоскости с осями пальцев 18, на водиле 10 шарнирно установлен саттелит 9, который входит в зацепление с солнечным колесом 6. На внешней поверхности саттелита 9 жестко установлен кривощип 12 так, что, при вращении саттелита 9, его ось описывает телесный с вершиной в точке пересечения оси вала 7 с осями саттелита 9 и пальцев 18, и с углом при вершине, равным углу
, заставляя, через шатун 11 и пальцы 18, соответствующий ротор 1 и 2 колебаться относительно вала 7 на тот же угол . Передача усилий от роторов 1 и 2 на вал 7 происходит в обратном порядке: ротор 1 и 2 пальцы 18 шатун 11 кривошин 12 саттелит 9 водило 10 вал 7. Солнечные колеса 6 планетарных передач механизмов синхронизации выполнены совместно с червячными колесами механизмов регулировки, которые входят в зацепление с червяками 8 шарнирно установленными в корпусе 4. На червяках 8 жестко установлены рычаги управления 17. Так как солнечные колеса 6 шарнирно, соосно с валом 7, установлены в крышках 5, то, вращая червяк 8 рычагом 17, мы можем поворачивать солнечные колеса 6 вокруг своих осей относительно корпуса 4 и друг друга. Поворачивая солнечные колеса 6 относительно друг друга мы меняем момент достижения роторами 1 и 2 крайних точек в колебательном движении относительно вала 7 и друг друга, вызывая запаздывание одного ротора относительно другого т.е. меняем угол 
- к минимальному при угле . Поворачивая солнечные колеса 6 одновременно относительно корпуса 4, мы меняем расположение точек достижения минимального и максимального объема камер относительно корпуса 4, т.е. фазы газораспределения. Роторы 1 и 2 с попарно симметричными лопастями-поршнями выполнены совместно с соответствующими боковыми стенками рабочего пространства двигателя, при этом для снижения массы роторов 1 и 2 лопасти поршни выполнены пустотелыми. Для охлаждения роторов 1 и 2 в корпусе 4 установлены форсунки 13, через которые под давлением подается охлаждающая жидкость, поливая поверхности боковых стенок и лопастей-поршней. Охлаждающая жидкость одновременно служит и для смазки механизмов двигателя. В корпусе 4 выполнены окна 3 для слива охлаждающей жидкости. При вращении вала 7 двигателя роторы 1 и 2 совершают колебательные движения относительно друг друга, что вызывает изменение объемов между лопастями-поршнями от максимума до минимума. При наличии в каждом роторе 1 и 2 по одной паре попарно симметричных лопастей и при передаточном отношении планетарной передачи (солнечное колесо 6 - саттелит 9) равным 2, в рабочем пространстве двигателя образовываются 4 рабочие камеры, в которых изменение объема от максимума до минимума происходит дважды за один оборот вала 7 двигателя, что позволяет создать ДВС работающий по четырехтактному циклу. Двигатель работает следующий образом: - в камере IV, с максимальный объемом, происходит процесс впуска рабочей смеси через впускные окна 16 и начало сжатия; - в камере I происходит процесс сжатия, зажигания и горения рабочей смеси; - в камере II происходит процесс расширения газов, образовавшихся в процессе горения; - в камере III происходит процесс выпуска отработавших газов и продувка камеры. Конструкция двигателя позволяет производить регулировку таких параметров, как степень сжатия, фазы газораспределения, при работе двигателя, при этом процесс сгорания происходит практически при постоянном объеме, что определяет многотопливность двигателя и улучшение его характеристик. Наличие механизмов синхронизации у каждого ротора повышает надежность двигателя. Конструкция роторов позволяет значительно расширить возможности при проектировании двигателя. Предложенная система охлаждения значительно упрощает конструкцию системы охлаждения и повышает ее эффективность.www.findpatent.ru
После нелегкого периода жизни, Ванкель возобновил работу по созданию своего роторного двигателя и в 1951 году компания «Гётце» выделила средства на восстановление лаборатории в Линдау. Основным заказчиком стала немецкая компания NSU, выпускавшая мотоциклы и автомобили. Идея роторно-поршневого двигателя заинтересовались и был заказан роторный двигатель для легкого мотоцикла.
Интересный фактом является то, что «подлинным разработчиком» роторно-поршневого двигателя Ванкеля, был инженер NSU Вальтер Фройде. Именно благодаря Вальтеру Фройде в 1957 году было найдено оптимальное сочетание формы ротора и камеры сгорания. Однако, в истории осталось только имя Ванкеля как наиболее последовательного разработчика роторно-поршневых двигателей. Стоит заметить, что в этот период Ванкель занимался разработкой другого двигателя, который так и не вышел в свет. Поводом для изменения конструкции РПД стали испытания варианта одного из вариантов двигателя. В этот раз опытный образец двигателя был объемом 50 см3 и выдавал 14 л.с. Этот двигатель ставился на спортивный мотоцикл команды NSU,на нем был поставлен мировой рекорд скорости 193 км/ч, но при этом мотор был крайне капризен и ненадежен. По этой причине компания NSU хотели прекратить финансирование проекта, но Ванкелю все же удалось говорить компанию продолжить финансирование. В это период и появился Вальтер Фройде. Двигатель Ванкеля-Фройде 1 февраля 1957 года был установлен на стенд и запущен, этот мотор проработал непрерывно 100 часов. Год спустя в свет вышел спортивный автомобиль NSU Spider
NSU Spider
, который был оснащен доработанным двигателем Ванкеля-Фройде. Можно сказать, что с этого момента началась эпоха РПД. Хотя разработанный мотор был также ненадежен и неэкономичный. Доработка продолжалась.
В 1960 году, благодаря своему прочному финансовому положению, Феликс Ванкель превратил свою лабораторию в Линдау в исследовательский центр. Наняв штат инженеров, Ванкель смог сосредоточить все свои силы на доработке двигателя Ванкеля-Фройде. Оставалась нерешенной главная проблема РПД – надежное уплотнение ротора, которое препятствовало бы прорыву газов. После долгих экспериментов с различными марками легированных сталей, Ванкелю удалось создать прочный ленточный уплотнитель, который работал не хуже традиционного поршневого кольца. В 1964 году компании NSU был представлен РПД улучшенной конструкции, предназначенный для автомобиля. Этот мотор и пошел в серийное производство и стал устанавливаться на самый удачный автомобиль компании NSU Ro80. Ro80 стал первым успешным массовым автомобилем, в котором применялся РПД. Помимо мотора в этой модели был реализован ряд других революционных решений: очень низкое аэродинамическое сопротивление кузова, блок-фары и полуавтоматическая КП с гидротрансформатором. Но оставалась одна нерешенная проблема. Очень низкая надежность моторов - двигатель требовал капитального ремонта каждые 50 т.км из-за быстрого износа уплотнений ротора. Часто в ремонтных мастерских изношенный роторный двигатель заменяли на поршневой мотор Ford V4 «Essex».
NSU Ro 80
К 1970 году все ведущие автопроизводители приобрели патент на роторный двигатель Ванкеля. Среди этих компаний можно встретить General Motors, Ford, Citroen, Mercedes, Nissan, Mazda.
Продолжение следует...
Share this post for your friends:
Friend me:Также рекомендуем прочесть:
с вашего сайта.
autokritica.ru
К 1970 году практически все ведущие автогиганты приобрели патент на двигатель Ванкеля. Среди этих компаний можно были: General Motors, Ford, Citroen, Mercedes, Nissan, Mazda.Компания Citroen успела выпустить два автомобиля , который назывались Ami 6 (1970 г.) и GS Birotor (1973 г.)
Citroen GS Birotor 1973 год
с двигателем мощностью 107 л.с., но в дальнейшем французский производитель утратил интерес к РПД.В 1969 году Mercedes построил концепт C111 - с двумя версиями роторных двигателей трехсекционный, который развивал 280 л.с.(был установлен на концепт C111-I)
Mercedes C111-I
и четырехсекционный мощностью 370 л.с.( установлен на C111-II).
Mercedes C111-II
Но дальше концепта дело не пошло. Один из гонщиков-испытателей, которому удалось тестировать этот автомобиль, отметил что уровень шума двигателя значительно меньше на этой машине, чем двигатель V-12 на Lamborghini Miura.
В 1972 году компания Nissan построили небольшой спортивный автомобиль, который планировали выпускать массово, но из-за нефтяного кризиса 1973 года машину на конвейер не пустили.С большим энтузиазмом отнеслась компания General Motors Corp. к разработке роторных двигателей. Компания в 1970 году приобрела лицензию у NSU и через 3 года люди увидели две версии Chevrolet Corvette
Chevrolet Corvette XP со среднемоторной компановкой
со среднемоторным расположением двигателя Ванкеля. Кузова для этих машин разрабатывало ателье Pinifarina.
Chevrolet Corvette XP
Но планы GM не сбылись, так как в 1974 году принимался закон о чистоте выхлопа, все разработки в связи с этим были приостановлены. В 1977 году GM официально заявили, что больше разработками роторно-поршневых двигателей не занимаются.Единственной компанией, которая пошла до конца, оказалась Mazda. В 1961 году была приобретена лицензия у NSU, но от конструкции с одним ротором отказались - из-за нестабильной работы на малых оборотах. Был основательно доработан двухсекционный мотор и в 1967 году был запущен в серийное производство первый роторный автомобиль Mazda - Cosmo Sport (Mazda 110S).
Mazda - Cosmo Sport (Mazda 110S) - первый серийный автомобиль с роторно-поршневым двигателем. Всего было выпущено за 5 лет 1176 экземпляров
Автомобиль оснащался роторным двигателем мощностью 110 л.с., позже мощность возросла до 128 л.с., у мотор обладал ресурсом до 100000 км. Автомобиль мог развить скорость 200 км/ч.Продолжение следует…
Share this post for your friends:
Friend me:Также рекомендуем прочесть:
с вашего сайта.
autokritica.ru
