RU31406U1 - Роторный двигатель внутреннего сгорания - Google Patents

Description

20031041

НИШШЩИИШНШШШ МКИ: F02B,S5/14

1 13 12

Роторный двигатель внутреннего сгорания.

Предлагаемая полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к роторным двигателям внутреннего сгорания / далее РДВС/.

В настоящее время во многих развитых странах мира широким фронтом ведутся работы по разработке РДВС, которые являются одним из перспективных направлений развития двигателей внутреннего сгорания /две/, с точки зрения веса, габаритов, мощности на единицу веса и др. наиважнейших для любого ДВС параметров.

Известные РДВС реализуют в основном принцип Ванкеля /1/, согласно которому наружная поверхность ротора, вращающегося внутри статора за счет сложного кинематического привода , организует все фазы работы ДВС, в том числе и рабочую камеру сгорания, импульс газов в которой используется для вращения ротора, с которого снимается полезный крутящий момент.

Недостатками выщеуказанных РДВС, несмотря на ряд положительных моментов, указанных выше, являются сложная кинематика привода ротора, более высокие требования к термостойкости и износостойкости материалов ротора и статора, чем у обычного ДВС и т.п..

Известен РДВС /2/, в котором выщеуказанные недостатки частично уменьшены, в частности, сложная система кинематики движения ротора заменена на обычное вращение, что несколько повысило КПД РДВС, однако существеЕпю усложнило ротор.

Недостатком данного РДВС, более надежного в работе, чем /1/, является технологическая сложность изготовления ротора и небольшие перспективы повь шения КПД.

Известен РДВС /3/, в котором конструкцию ротора упростили, разместив на нем голько рабочие камеры, все остальное - на статоре, что позволило несколько повысить надежность и КПД РДВС.

Недостатком данного РДВС, несмотря на вышеуказанные улучшения, по прежнему остается уровень КПД и надежности двигателя.

Данная конструкция /3/ и выбрана автором в качестве прототипа предложенной конструкции, как наиболее близкая по технической сути.

Задачей, которую автор ставил при создании предлагаемой конструкции полезной модели, являлось повышение надежности и КПД РДВС.

Это достигнуто в конструкции РДВС, который содержит установленный на валу ротор с четным количеством, по меньшей мере, шестью силовоспринимаюшими полукамерами с каждой боковой стороны ротора, равномерно размещенными по окружности на стороне и зеркально по отношению друг к другу с противоположных сторон, узлы отвода продуктов сгорания, подачи топлива, сжатого воздуха, синхронизации вращения ротора с работой узлов воспламенения, подачи топлива и сжатого воздуха, статор с установленными по обе стороны от ротора напротив его силовоспринимаюших полукамер, по меньшей мере, двумя фуппами полукамер, каждая из которых содержит последовательно размешенные по ходу вращения роторавпускную, рабочую и

продувочную полукамеры , при этом каждая впускная полукамера соединена каналами с узлами подачи топлива и сжатого воздуха, каждая рабочая подсоединена к узлу воспламенения топливо-воздушной смеси /ТВС/, а каждая продувочная соединена каналом с узлом подачи сжатого воздуха.

В вариантах выполнения в устройстве:

-в качестве источника сжатого воздуха в узле подачи сжатого воздуха использованы два компрессора, установленные на валу ротора слева и справа от статора;

-узел отвода продуктов сгорания выполнен в виде каналов, преимущественно в статоре, соединяющих продувочные полукамеры статора с атмосферой.

Элементами новизны предложенного устройства являются:

-выполнение на каждой из боковых сторон ротора четного количества, по меньшей мере, шести силовоспринимаюших полукамер,равномерно разнесенных по окружности и расположенных зеркально по отношенрпо друг к другу с противоположных сторон;

-размешение в статоре с каждой стороны ротора напротив его силовоспринимающих полукамер соответствующих, по меньшей мере, двух групп полукамер, в каждой из которых по ходу вращения ротора расположены впускная, рабочая и продувочная полукамеры;

-подсоединение каждой впускной полукамеры каналами с узлами подачи топлива и сжатого воздуха;

-подсоединение каждой рабочей полукамерык узлу воспламенения ТВС;

-подсоединение каждой продувочной пол тсамеры к узлу подачи сжатого воздуха.

-использование в качестве источника сжатого воздуха в узле подачи сжатого воздуха двух компрессоров, установленных на валу ротора по обе стороны от элементов статора;

-выполнение узла отвода продуктов сгорания в виде каналов, преимущественно в статоре, соединяющих продувочные полукамеры с атмосферой.

По мнению автора, предложенная конструкция РДВС будет обладать большей надежностью в работе, т.к. ротор в предложенном РДВС проще, чем в прототипе, и потенциально может использоваться в более высокоскоростном режиме.

КПД данной конструкции также выще, т.к. за один оборот ротора всегда обеспечивается, по меньшей мере, в два раза больше рабочих циклов, чем в прототипе.

Конструктивная схема заявляемого РДВС представлена на прилагаемом чертеже.

Предлагаемая конструкция - двухсторонняя, с симметрично расположенными относительно ротора основными узлами, поэтому далее будет подробно рассмотрено устройство одной, например, правой стороны РДВС.

РДВС представляет собой установленный на валу 1 ротор 2 , на каждой из боковых сторон 3 которого выполнено четное колргчество, по меньшей мере, шесть силовоспринимающих полукамер 4, равномерно размещенных по окружности на стороне и зеркально по отношению друг к другу с противоположных сторон.

В статоре 5 выполнен соответствующий набор размещенных напротив силовоспринимающих полукамер 4 ротора 2 полукамер, содержащий, по меньшей мере, две фуппы с поочередно расположенными по окружности впускной 6 , рабочей 7 и продувочной 8 полукамерами.

При этом каждая впускная полукамера 6 соединена каналами 9 и 10 соотвественно с узлами подачи топлива Ни сжатого воздуха 12, каждая рабочая полукамера 7 подсоединена к узЛу 13 воспламенения ТВС ., а каждая продувочная полукамера 8 соединена каналом 14с узлом подачи сжатого воздуха 12 и каналом 17 с атмосферой.

Источником сжатого воздуха в узле 12 подачи сжатого воздуха могут быть два компрессора 15 , установленных на валу 1 ротора 2 с обеих сторон от статора 5.

Узел синхронизации вращения ротора 2 с работой узлов воспламенения 13, подачи топлива 11 и воздуха 12 может быть выполнен, например, в виде синхронизирующего диска 16 с кулачковым или контактным типом подачи команд на исполнительные органы узлов 11,12 и 13 / по типу узла синхронизации в прототипе /.

Узел отвода продуктов сгорания может быть выполнен в виде каналов 17 в статоре 5, соединяющих каждую продувочную полукамеру 8 с атмосферой.

В предложенной конструкции РДВС можно реализовать за один оборот ротора в зависимости от конкретного исполнения разное количество рабочих циклов, но не менее восьми / по четыре с каждой стороны/, что обусловлено необходимостью полной уравновешенности силовых факторов на ротор и его ось при работе, возникающих от левого и правого плеч РДВС.

Все элементы предложенного РДВС изготавливаются из общеизвестных конструкционных и легированнных сталей по известным технологиям, а комплектующие могут быть как отечественного, так и зарубежного производства.

Работа устройства на примере работы правого плеча РДВС заключается в следующем.

Цикл работы предлагаемого ДВС содержит три такта : впуск и смешивание топлива и сжатого воздуха;воспламенение и горение ТВС; продувка и удаление продуктов сгорания.

При включении разгонного устройства - стартера /на чертеже не показанного/, начинает вращаться ротор 2, а вместе с ним синхронизирующий диск 16 и компрессор 15 узла подачи сжатого воздуха 12.

При этом компрессор 15 начинает вырабатывать сжатый воздух, который по команде с синхронизирз ющего диска 16 через узел 12 поступает через каналы 14 в продувочные пол у камеры 8 статора 5, проводя продувку соответствующих силовоспринимающих полукамер ротора 2 через отверстия 17 от продз ктов сгорания предыдущего цикла.

После поворота ротора на 60 градусов по команде с синхронизирующего диска 16 подаются сигналы на узлы 11 и 12 подачи топлива и сжатого воздуха соответственно и в камеры, образованные / силовоспринимающими полукамерами 4 ротора 2 /продутыми перед этим сжатым воздухом/ и впускными полукамерами 6 статора 5 происходит впуск и перемешивание порции воздуха и топлива.

При дальнейшем повороте ротора на 60 градусов происходит совмещение полукамер 4 ротора 2, наполненных ТВС, с рабочими полукамерами 7 статора 5 и в этот момент по сигналу с синхронизирующего диска 16 ТВС воспламеняется узлом воспламенения 13.

Происходит сгорание ТВС с образованием продуктов сгорания.

При этом организация силового воздействия газов на поверхность каждой рабочей камеры /камеры сгорания/ такова, что результирующая направлена на вращение ротора 2.

(

Это достигается одним из известных в РДВС приемов, например формой и размерами выполнения полукамер, образующих рабочую камеру, так, как это, например, ос5Ш1ествлено в прототипе.

После поворота ротора 2 на очередные 60 градусов его силовоспринимающие полукамеры 4 с продуктами сгорания совмещаются с продувочными полу камерами 7 статора 5 и продукты сгорания по команде с синхронизирующего диска 16 удаляются поступивщим через каналы 14 сжатым воздухом через каналы 17 в атмосферу. л

И далее цикл повторяется.

Таким образом, за половину оборота ротора реализз ются два полных цикла с одной стороны ротора.

За один полный оборот ротора с одной его стороны осуществляется, как минимум, четыре рабочих цикла , а так как синхронно обеспечиваются аналогичные действия с другой стороны ротора, то всего за один оборот ротора осуществляется, как минимум, 8 рабочих циклов .

В зависимости от необходимой мощности и габаррггов трехтактного РДВС предложенная конструкция может . быть осуществлена соответственно с тремя, четырьмя, пятью и более камерами сгорания с одной стороны ротора, что позволяет получать соответственно 18,32,50 и более рабочих циклов за один оборот ротора.

Т.к. полукамеры на боковых сторонах ротора и статора расположены зеркально симметрично, то радиальные и осевые усилия на вале ротора и на статоре . при работе РДВС полностью взаимно уравновешиваются.

Таким образом, предложенная конструкция РДВС обладает повыщенной надежностью работы, может использоваться в более высокоскоростном режиме, чем известные.

Как заказывалось выше в связи с тем, что у ротора для организации рабочих циклов задействованы две стороны, КПД предложенного РДВС выше, чем у прототипа.

В настоящее время автором проводится работа по изготовлению опытного образца предрюз енного РДВС и его промыпшенному освоению.

Автор: (/Jy / Кондратенко И.А.

1 .Советский энциклопедический . Москва. Советская энциклопедия. Изд.4 .стр.193

2.Патент России № 2117786 от 25.10.94г. МКИ: F02D, 53/08, 53/14.

Литература.

Claims (3)

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий установленный на валу ротор с силовоспринимающими полукамерами, равномерно распределенными по рабочей стороне ротора, статор с набором равномерно разнесенных полукамер, узел отвода продуктов сгорания, узел воспламенения топливо-воздушной смеси (ТВС), узел синхронизации вращения ротора с работой узлов подачи топлива, сжатого воздуха и воспламенения ТВС, отличающийся тем, что ротор выполнен с четным количеством, по меньшей мере, шестью силовоспринимающими полукамерами с каждой боковой стороны, размещенными зеркально по отношению друг к другу с противоположных сторон, а в статоре соответствующие полукамеры размещены по обе стороны от ротора напротив его полукамер в виде, по меньшей мере, двух с каждой стороны ротора расположенных по ходу его вращения групп, включающих впускную, рабочую и продувочные полукамеры, каждая впускная из которых соединена каналами с узлами подачи топлива и сжатого воздуха, каждая рабочая подсоединена к узлу воспламенения ТВС, а каждая продувочная соединена каналом с узлом подачи сжатого воздуха.

2. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что узел отвода продуктов сгорания выполнен в виде каналов, преимущественно в статоре, соединяющих продувочные полукамеры статора с атмосферой.

3. Роторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что источник сжатого воздуха узла подачи сжатого воздуха выполнен в виде двух компрессоров, установленных на валу ротора по обе стороны от статора.