Способ работы роторного двигателя и роторный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам работы роторных двигателей внутреннего сгорания. Задача изобретения - снижение температуры деталей двигателя путем создания одинаковых условий для работы роторов в обоих цилиндрах, а также уменьшение вибрации двигателя. В роторном двигателе внутреннего сгорания, где каждый из цилиндров 1, 2 разделен на две полости двигателя 18 и две полости 19 нагнетания, причем одноименные полости цилиндра 1 смещены на 90° относительно одноименных полостей цилиндра 2, осуществляют перекрестную продувку и наполнение свежим зарядом рабочих полостей двигателя перед тактом сжатия. Полости 19 цилиндра 1 продувают и наполняют свежим зарядом полости 18 цилиндра 2, а полости нагнетания цилиндра 2 продувают и наполняют полости двигателя цилиндра 1. Для уменьшения вибрации двигателя роторы 5 и 6 смещают от оси цилиндров 1, 2 в противоположные стороны на одинаковое расстояние. Ротор 5 и ротор 6 вращаются в разные стороны, находясь в зацеплении через зубчатую пару 10. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к способам работы роторных двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ работы роторного двигателя внутреннего сгорания [1], содержащего два ротора с выдвижными лопатками, образующими со щеками-золотниками полость нагнетания и полость двигателя, заключающийся в том, что в двигателе осуществляется четырехтактный цикл и при этом перекрестный перепуск сжатой и готовой к воспламенению рабочей смеси после такта сжатия, когда из полости нагнетания первого цилиндра осуществляется перепуск в полость двигателя второго цилиндра и, наоборот, из второго в первый.

Недостатком известного способа является то, что при перепуске из полости нагнетания в полость двигателя сжатой рабочей смеси снижается КПД такта сжатия. Кроме того, малая длина камеры сгорания (полости двигателя) и невозможность установки опережающего зажигания делают двигатель неперспективным.

Наиболее близким к предлагаемому является роторный двигатель внутреннего сгорания [2], работающий по двухтактному циклу с продувкой и наполнением полостей двигателя свежим зарядом.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит два цилиндра с общей осью и эксцентрично расположенные в них два ротора с четырьмя радиально выдвижными лопатками, в которых выполнено по два гнезда для концов распорных стержней с пружинами, роторами, а в цилиндрах образовано по четыре рабочих полости.

Недостатком изобретения является то, что функции цилиндров разграничены. Это приводит к тому, что детали цилиндра нагнетателя в процессе работы будут холодными, а детали цилиндра двигателя из-за сплошного кольцевого пламени будут перегретыми. Одностороннее смещение ротора от оси цилиндров и вращение роторов в одну сторону приводит к усилению вибрации двигателя, обусловленной наличием выдвигающихся лопаток роторов.

Задачей изобретения является снижение температуры деталей двигателя и уменьшение его вибрации за счет создания одинаковых условий для работы роторов в обоих цилиндрах.

Поставленная задача решается тем, что в способе работы роторного двигателя внутреннего сгорания с двумя цилиндрами, работающего по двухтактному циклу с продувкой и наполнением полостей двигателя свежим зарядом, осуществляют перекрестную продувку и наполнение свежим зарядом полостей двигателя за счет того, что полости нагнетания первого цилиндра продувают и наполняют полости двигателя второго цилиндра и одновременно полости нагнетания второго цилиндра продувают и наполняют полости двигателя первого цилиндра, а в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем два цилиндра с общей осью и эксцентрично расположенные в них два ротора с четырьмя радиально выдвижными лопатками, в которых выполнено по два гнезда для концов распорных стержней с пружинами, роторами в цилиндрах образовано по четыре рабочих полости, причем роторы смещены от оси цилиндров в противоположные стороны на одинаковое расстояние с возможностью вращение в разные стороны. Кроме того, в цилиндрах образовано по две полости нагнетания и по две полости двигателя в каждом цилиндре, полости нагнетания имеют в щеке на малом радиусе по одному окну, выполняющему роль всасывания и перепуска на продувку свежего заряда, полости двигателя имеют по два окна - одно окно продувки и наполнения полости свежим зарядом, находящееся в той же щеке, где находятся всасывающие перепускные окна, только на большем радиусе, а другое окно находится на противоположной щеке для выпуска отработанных газов, при этом одноименные полости разделены в цилиндрах разноименными, а между цилиндрами одноименные полости смещены на 90^о. Кроме того, распорные стержни имеют односторонний срез в средней части по диаметру.

Такое разделение цилиндров на две полости двигателя и две полости нагнетания и осуществляемая при этом перекрестная продувка и наполнение свежим зарядом рабочих полостей двигателя перед тактом сжатия позволяет создать одинаковые условия для работы обоих цилиндров, избежать их перегрева и тем самым снизить температуру деталей двигателя.

На фиг. 1 показана схема заявляемого роторного двигателя внутреннего сгорания без крышки выхлопа; на фиг.2 - вид со стороны крышки выхлопа; на фиг. 3 - крышка с выпускным окном; на фиг.4 - щека с выпускным окном; на фиг. 5 - щека с окном наполнения, выпуска полостей нагнетания и продувки, наполнения полостей двигателя; на фиг.6 - крышка с окном впуска - выпуска полости нагнетания и с окном продувочного воздуха; на фиг.7, 8 - один из цилиндров роторного двигателя внутреннего сгорания в разрезе.

Роторный двигатель внутреннего сгорания состоит из двух цилиндров 1, 2, имеющих общую ось. Торцы цилиндров заглушены крышками 3, 4. В цилиндрах находятся роторы 5, 6 с четырьмя радиальными выдвижными лопатками 7, закрепленными на валках 8 и 9. Роторы 5, 6 установлены на подшипниках качения. Оси роторов смещены от оси цилиндров на одинаковое расстояние в противоположные стороны. Роторы имеют между собой сцепление через зубчатую пару 10 и вращаются в разные стороны. Лопатки 7 выполнены пустотелыми с гнездами 11 и снабжены выталкивающим механизмом 12, размещенным в гнездах 11, один выталкивающий механизм на две противоположные лопатки. Выталкивающий механизм 12 состоит из четырех пружин 13 и двух распорных стержней 14. Распорные стержни 14 имеют посередине односторонний срез 15 по диаметру стержня, который позволяет изготавливать все лопатки одинаковыми. Лопатки 7 роторов 5, 6 образуют со стенками цилиндров 1,2 и щеками-золотниками газораспределения 16 и 17 полости двигателя 18 и полости нагнетания 19. Полости двигателя 18 и полости нагнетания 19 ротора 5 смещены относительно одноименных полостей ротора 6 на 90^о. В крышке 3 выполнены окно 20 для выпуска продувочного воздуха или рабочей смеси из полости 19 нагнетания, окно 21 продувки и наполнения и окно 22 для наполнения полости нагнетания свежим зарядом. В крышке 4 выполнено окно 23 для выпуска отработанного газа. Роторы 5, 6 имеют щеку-золотник 16, в которой выполнены окно 24 продувки-наполнения полости двигателя и окно 25 впуска воздуха и рабочей смеси в полости нагнетания, щеку 17 с окном 26 выпуска отработанного газа из полости двигателя. В гнезде 27 двигателя находится форсунка или свеча зажигания 28, 29 - рубашка охлаждения цилиндров циркулирующей жидкостью.

Двигатель работает следующим образом.

Ротор 5 и ротор 6 вращаются в противоположные стороны, находясь в зацеплении через зубчатую пару 10. Когда полость 19 занимает положение наибольшего объема, она свакуумируется, в этот момент совместятся окно 22 в крышке 3 цилиндра 2 с окном 25 щеки-золотника 16 и воздух из приемного устройства или рабочая смесь из карбюратора заполняет ее. При дальнейшем повороте на угол 180^о, когда полость 19 занимает положение наименьшего объема, окно 25 совмещается с окном 20, происходит перепуск сжатого свежего заряда в полость двигателя 18 ротора 5 через окно 21 в крышке 3 и окно 24 щеки 16 цилиндра 1, происходит продувка и наполнение. После наполнения полости двигателя 18 ротора 5 окна 21 и 24 расходятся, начинается такт сжатия. В этом моменте возможна подача газа плунжерным клапаном для варианта двигателя, работающего на газе (не показано). Когда полость 18 ротора 5 занимает положение наименьшего объема, происходит впрыск топлива через форсунку 28, установленную в гнезде 27 для дизеля, или свеча, установленная на том же месте, где форсунка 28, выдает искру в карбюраторном или газовом двигателе. Происходит воспламенение рабочей смеси, давление, созданное от сгорания, будет действовать на лопатку 7, давить на предыдущую лопатку полости 18 ротора 5 больше, чем на вторую, так как первая, выдвигаясь под действием выталкивающего механизма 12, наращивает большую рабочую площадь. Создается вращательный момент, который поворачивает ротор 5 до тех пор, когда окно 26 щеки 17 совместится с окном 23 крышки 4. При совмещении окон 26 и 23 полость 18 ротора 5 занимает положение наибольшего объема, в ней будет наименьшее давление и температура, произойдет выхлоп отработанного газа. Рабочий ход в данной полости 18 будет продолжаться до поворота ее вместе с ротором 5 на 165^о. После совмещения выхлопных окон 26 и 23 происходит совмещение продувочных окон 25 и 21.

Дальше цикл повторяется. За один оборот роторов 5, 6 происходит четыре рабочих хода через каждые 90^о поворота. С валов 8, 9 роторов 5, 6 снимается эффективная мощность. Под действием пружин 13 и распирающего стержня 14 лопатки 7 выталкиваются и находятся всегда между стенкой цилиндра 1 и выталкивающим механизмом 12. В рубашке 29 циркулирует охлаждающая вода.

Использование предлагаемого способа и конструкции двигателя позволяет по сравнению с прототипом снизить термонапряженность деталей двигателя, уменьшить вибрацию двигателя в целом, обеспечить равномерность вращения роторов.

Одновременно увеличивается КПД такта сжатия, повышается технологичность изготовления лопаток двигателя.

Формула изобретения

1. Способ работы роторного двигателя внутреннего сгорания с двумя цилиндрами, работающего по двухтактному циклу с продувкой и наполнением полостей двигателя свежим зарядом, отличающийся тем, что осуществляют перекрестную продувку и наполнение свежим зарядом полостей двигателя за счет того, что полости нагнетания первого цилиндра продувают и наполняют полости двигателя второго цилиндра и одновременно полости нагнетания второго цилиндра продувают и наполняют полости двигателя первого цилиндра.

2. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий два цилиндра с общей осью и эксцентрично расположенные в них два ротора с четырьмя радиально выдвижными лопатками, в которых выполнено по два гнезда для концов распорных стержней с пружинами, роторами в цилиндрах образовано по четыре рабочих полости, отличающийся тем, что роторы смещены от оси цилиндров в противоположные стороны на одинаковое расстояние с возможностью вращения в разные стороны.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что в цилиндрах образовано по две полости нагнетания и по две полости двигателя в каждом цилиндре, полости нагнетания имеют в щеке на малом радиусе по одному окну, выполняющему роль всасывания и перепуска на продувку свежего заряда, полости двигателя имеют по два окна - одно окно продувки и наполнения полости свежим зарядом, находящееся в той же щеке, где находятся всасывающие перепускные окна, только на большем радиусе, а другое окно находится на противоположной щеке для выпуска отработанных газов, при этом одноименные полости разделены в цилиндрах разноименными, а между цилиндрами одноименные полости смещены на 90^o.

4. Двигатель по пп.2 и 3, отличающийся тем, что распорные стержни имеют односторонний срез в средней части по диаметру.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8