RU2099555C1 - Роторный двигатель внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: в роторном двигателе внутреннего сгорания, который содержит корпус с рабочей полостью, входное и выходное окна, турбонагнетатель, причем в полости размещен круглый ротор на валу, а в роторе смонтированы не менее одной, перемещающейся в радиальном направлении лопасти. Рабочая полость выполнена цилиндрической формы, в полости размещен цилиндрический ротор на эксцентрично установленном валу, в роторе выполнены выемки, по числу рабочих лопастей. Двигатель снабжен системой сжатия топливо-воздушной смеси и передачи заряда в камеру сгорания, состоящей из запорного устройства, устройства сжатия и уплотнения, размещенных на цилиндрической поверхности рабочей полости, на участке наибольшего приближения ротора к боковой поверхности рабочей полости. Рабочая полость может быть образована пересекающимися цилиндрическими полостями в количестве от двух до пяти. В полостях, при этом, размещены параллельные валы с роторами, связанные синхронизирующей передачей, причем ведущие валы расположены в рабочей полости эксцентрично, ведомый вал расположен в центре полости, на ведомом роторе выполнены выемки по числу пропускаемых рабочих лопастей. 4 з. п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания.

Известны следующие роторные двигатели внутреннего сгорания.

Роторный двигатель внутреннего сгорания [1] содержащий первую, вторую и третью цилиндрические рабочие камеры, в каждой из которых расположен ротор. Первые камера и ротор действуют как компрессор, вторая камера и ротор функционируют как камера сгорания, и третья камера и ротор действуют в качестве двигателя, используя газы, поступающие из второй камеры.

Данный ДВС имеет следующие недостатки: рабочие процессы разорваны, выполняются последовательно в трех камерах, двигатель сложен, низок КПД.

Роторный ДВС с двумя смежными цилиндрическими камерами [2] Этот двигатель содержит камеру сжатия и камеру расширения в общем корпусе, элементы соединения обеспечивают синхронность вращения роторов в камерах. Сжатая ТВС передается из камеры сжатия в камеру расширения по каналу с заслонкой. Предусмотрены элементы открытия и закрытия заслонки, а также элементы зажигания горючей смеси.

Этот роторный ДВС имеет также недостатки. Разорваны процессы, одна камера компрессор, вторая камера расширения. Сложна система закрытия канала передачи сжатой смеси заслонкой. Сложен механизм синхронизации движения роторов, т. к. он должен состоять из минимально трех шестерен, что обеспечивает встречное движение роторов в камерах.

Ближайшим из аналогов является роторный двигатель внутреннего сгорания [3] содержащий корпус, образующий кожух эллиптической формы, в котором расположен фактически круглый ротор. Ротор делит кожух на камеру первичного сжатия и камеру сгорания. В роторе смонтирована по меньшей мере одна перемещающаяся в радиальном направлении лопасть, проходящая через каждую камеру при вращении ротора. Воздух и газ поступают в камеру первичного сжатия через вход, а отработавшие газы удаляются из камеры сгорания через выход для приведения в действие турбонагнетателя. Между камерой первичного сжатия и камерой сгорания расположено компрессорное устройство. Воздух, выходящий из камеры первичного сжатия, сжимается компрессорным устройством и подается в камеру сгорания. Компрессорное устройство содержит роторный компрессор и соединенный с ним вращающийся клапан или отдельную компрессорную полость, имеющую соответствующий приводимый в действие кулачком клапан вблизи ее входного и выходного концов.

Этот роторный ДВС имеет следующие основные недостатки: сложен корпус-кожух эллиптической формы, в результате чего рабочие лопасти в пазах при одном обороте ротора совершают по два выдвижения и вдвижения, имеет компрессор, что усложняет его конструкцию, увеличивает его вес и размеры, снижает КПД.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение конструкции ДВС, устранение компрессора, снижение веса, повышение КПД, улучшение очистки полостей от остаточных газов и повышение эффективности наполнения.

Для этого в предложенном двигателе рабочая камера исполняется цилиндрической формы, в которой помещается ротор также цилиндрической формы на эксцентрично установленном валу, с которого снимается мощность. Ротор меньшего размера (диаметра), чем рабочая полость и максимально приближен к боковой поверхности рабочей камеры в нижней части, где установлены элементы устройств закрытия полости, сжатия ТВС и уплотнения, делящего рабочую полость на два участка, эти устройства в совокупности выполняют функции компрессора.

В роторе смонтирована по меньшей мере одна перемещающаяся по одному разу, вдвижения и выдвижения за оборот, в радиальном направлении лопасть, имеющая уплотнение, проходящая при круговом вращении ротора по рабочей полости. Воздух и ТВС всасываются и сжимаются лопастью в рабочей полости в левом участке, сжигание смеси с помощью свечи зажигания, расширение и выпуск отработавших газов происходит на правом участке.

Всасывание воздуха и ТВС и выпуск газов производится через впускное и выпускное окна.

Устройство сжатия ТВС, выполняющие функции компрессораю, состоят из: а) треугольного углубления, выполненного на боковой поверхности рабочей полости, в котором шарнирно установлен элемент для закрытия камеры сжатия, внутренняя поверхность элемента поджата пружиной. При прохождении лопасти, подающей сжатую ТВС в камеру сжатия, запорный элемент закрывает камеру, препятствуя выходу в полость сжатой смеси; б) собственно камеры сжатия, состоящей из канала, поршня и поджимающей его пружины, при поступлении в камеру сжатия заряда ТВС, поршень отжимается, выравнивая давление до заданного, во избежание самовоспламенения и при перемещении лопасти через уплотнение поршень с пружиной выравнивают давление ТВС в камере и особенно при концентрации заряда в выемке на роторе, которая одновременно является и камерой сгорания; в) уплотнения, разделяющего рабочую полость на два участка.

На боковой цилиндрической поверхности ротора, на участке после лопасти, по числу рабочих лопастей выполняются выемки, в которых при вращении в левой части рабочей полости концентрируется сжатая ТВС, а в правой части в камере сгорания сжигается смесь при помощи свечи, а также рабочего хода.

Такое выполнение роторного ДВС улучшает конструкцию, уменьшает его вес, устраняет компрессор, повышает КПД.

На фиг.1 показан схематично описываемый двигатель.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с рабочей цилиндрической формы камерой, в которой эксцентрично расположен вал 7, с которого снимается мощность и на котором установлен ведущий круглый, цилиндрической формы ротор 6. На роторе 6 установлены рабочие лопасти 4 с уплотнениями и выполнены выемки 9, образующие камеры сжатия и сгорания. На корпусе 1 имеются впускные 3,8 и выпускные 2 окна. В нижней части рабочей полости корпуса 1, на участке наибольшего приближения ротора к стенке камеры, расположены элементы устройства сжатия ТВС и свеча зажигания 5 или форсунка. Устройства сжатия ТВС состоят из: а) треугольного углубления, выполненного на боковой поверхности рабочей полости, в котором шарнирно установлен элемент 12 для закрытия камеры сжатия, внутренняя поверхность элемента поджата пружиной; б) собственно камеры сжатия 10, состоящей из канала, поршня и поджимающей его пружины; в) уплотнения 11, разделяющего рабочую полость двигателя на два участка.

При работе двигателя, при вращении ротора 6, лопасти 4 всасывают ТВС в рабочую полость через окно 3, сжимают ее и подают заряд в камеру сжатия 10, где с помощью поршня и поджимающей его пружины поддерживается заданное давление в камере. Запорное устройство 12 при прохождении лопасти 4, запирает лопасть, сжатая ТВС концентрируется между запорным устройством 12 и уплотнением 11, также в камере 10. При дальнейшем движении ротора 6 и лопасти 4 заряд концентрируется в выемке 9 на роторе в которой заряд перемещается в правую половину полости через уплотнение 11. Далее заряд воспламеняется в камере сгорания 9 между уплотнениями 11 и лопастью 4 с помощью свечи 5 или форсунки. Рабочий ход длится до прохождения рабочей лопасти 4 выпускного окна 2, через которое отработавшие газы выпускаются для приведения в действие нагнетателя. Рабочая полость очищается от остаточных газов потоком воздуха, вдуваемым в полость нагнетателем через окно 8 и выходящем из полости через окна 2.

ТВС через окно 3 и воздух через окно 7 подается от одного нагнетателя. При вращении ротора все процессы повторяются.

Двигатель может быть выполнен в виде нескольких однотипных секций, установленных на общем валу. В этом случае для повышения равномерности крутящего момента желательно смещать на некоторый угол каждый последующий ротор относительно предыдущего или смещать расположение устройств сжатия.

Также может быть выполнен роторный ДВС (фиг.2), в котором с целью полной очистки рабочей полости от остаточных газов и повышения эффективности наполнения в корпусе 1 располагается рабочая камера, образованная двумя пересекающимися цилиндрическими полостями, два параллельных вала 7, 13, ведущий из которых расположен эксцентрично, связанных синхронизирующей шестеренчатой передачей, снабженных взаимно сопряженными роторами-ведущим 7 и ведомым 14. На ведомом роторе 14 выполнены выемки 15 для пропуска рабочих лопастей 4 при вращении роторов. При вращении роторы прижаты цилиндрическими поверхностями друг к другу, ведомый ротор 14 разделяет рабочую полость на два участка, в левом участке проходят поцессы всасывания-сжатия ТВС, в правом участке рабочий ход выхлоп.

Предложенный двигатель может быть выполнен с различным числом рабочих лопастей (от одной до четырех) ведущего и соответственно выемок ведомого роторов, что зависит от требуемой мощности двигателя.

На фиг. 3 показана схема устройства роторного ДВС с расположением двух рабочих камер и роторов и одного ведомого ротора с общей рабочей полостью образованной тремя пересекающимися цилиндрическими полостями.

На фиг. 4 показана схема выполнения роторного ДВС с расположением трех рабочих камер и роторов и одного ведомого ротора в общей рабочей полости, образованной четырьмя пересекающимися цилиндрическими полостями.

На фиг.5 показана схема выполнения роторного ДВС с расположением в общей рабочей полости четырех рабочих камер и роторов и одного ведомого ротора. Общая рабочая полость образуется пятью пересекающимися цилиндрическими полостями рабочих и ведомого роторов.

Claims (5)

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с рабочей полостью, в которой размещены круглый ротор на вале, в роторе смонтированы не менее одной, перемещающейся в радиальном направлении лопасти, входное и выходное окна, турбонагнетатель, отличающийся тем, что рабочая полость выполнена цилиндрической формы, в которой размещен цилиндрический ротор на эксцентрично установленном вале, в роторе выполнены выемки по числу рабочих лопастей, двигатель снабжен системой сжатия топливовоздушной смеси и передачи заряда в камеру сгорания, состоящей из запорного устройства, устройства сжатия и уплотнения, размещенных на цилиндрической поверхности рабочей полости на участке наибольшего приближения ротора к боковой поверхности рабочей полости.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе выполнена рабочая полость, образованная двумя пересекающимися цилиндрическими полостями, в которых размещены два параллельных вала с роторами, связанных синхронизирующей передачей, взаимно сопряженными, ведущий вал расположен в рабочей полости эксцентрично, ведомый вал расположен в центре полости, на ведомом роторе выполнены выемки по числу пропускаемых рабочих лопастей.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе выполнена рабочая полость, образованная тремя пересекающимися цилиндрическими полостями, в которых размещены три параллельных вала с роторами, связанных синхронизирующей передачей, взаимно сопряженными, два ведущих вала расположены в рабочих полостях эксцентрично, ведомый вал расположен в центре полости, на ведомом роторе выполнены выемки по числу пропускаемых рабочих лопастей.

4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе выполнена рабочая полость, образованная четырьмя пересекающимися цилиндрическими полостями, в которых размещены четыре параллельных вала с роторами, связанных синхронизирующей передачей, взаимно сопряженными, три ведущих вала расположены в рабочих полостях эксцентрично, ведомый вал расположен в центре полости, на ведомом роторе выполнены выемки по числу пропускаемых рабочих лопастей.

5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе выполнена рабочая полость, образованная пятью пересекающимися цилиндрическими полостями, в которых размещены пять параллельных валов с роторами, связанных синхронизирующей передачей, взаимно сопряженными, четыре ведущих вала расположены в рабочих полостях эксцентрично, ведомый вал расположен в центре полости, на ведомом роторе выполнены выемки по числу пропускаемых рабочих лопастей.

Images