Роторно-поршневой двигатель

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве привода транспортных средств различного назначения. Роторно-поршневой двигатель содержит корпус с эпитрохоидной расточкой, два ротора, установленных в расточке с возможностью движения за счет кинематических связей зубчатых венцов, которыми оборудованы роторы с неподвижными шестернями. Один из роторов выполняет функцию двухкамерного компрессора, а другой является ротором двигателя. Роторы оборудованы дополнительными зубчатыми колесами, кинематически связанными с зубчатыми венцами, закрепленными на общем для роторов валу. Линии нагнетания компрессора подают сжатый воздух и топливно-воздушную смесь в рабочую камеру двигателя по раздельным каналам, соединяющим компрессор с полостью всасывания рабочей камеры. Значительно повышается КПД двигателя. 9 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве привода транспортных средств различного назначения.

Известен РПД Ванкеля, у которого ротор размещен на эксцентриковом валу в эпитрохоидной полости корпуса и снабжен зубчатым венцом, кинематически связанным с неподвижной шестерней, и ротор, совершая планетарное движение в полости корпуса, передает эксцентриковому валу энергию вращения ротора вокруг оси двигателя. При этом энергия вращения ротора вокруг собственной оси не используется (Ханин Н.С. и др. Автомобильные роторно-поршневые двигатели, Москва, Машгиз, 1964 г.).

Известен роторно-поршневой двигатель, в котором на роторе установлены дополнительно зубчатые колеса, образующие планетарные передачи, передаточное отношение которых больше 1, в связи с чем не обеспечивается ускорение выходного вала (GB 994432 A, F 01 С, 10.07.1965).

Известен также роторно-поршневой двигатель, принятый за ближайший аналог, содержащий корпус с эпитрохоидной расточкой, в которой эксцентрично расположен ротор, оборудованный зубчатым венцом, кинематически связанным с неподвижной шестерней, при этом на продолжении вала двигателя расположен двухкамерный роторно-поршневой компрессор, выполненный из деталей, аналогичных деталям двигателя, в корпусе двигателя установлена форсунка подачи топлива, а также выполнены каналы впуска сжатого газа и выпуска отработавших газов, в корпусе компрессора выполнены каналы для впуска воздуха в компрессор и каналы для перепуска сжатого воздуха из компрессора в двигатель (SU 436166А, F 02 В 53/00, 05.11.1974), КПД данного двигателя невысокое.

Задача изобретения - повышение КПД двигателя за счет суммирования на валу энергии вращения ротора вокруг оси двигателя и энергии вращения ротора вокруг собственной оси.

Данная задача решена в роторно-поршневом двигателе, содержащем корпус с эпитрохоидной расточкой, два ротора, установленные в расточке с возможностью движения за счет кинематических связей зубчатых венцов, которыми оборудованы роторы с неподвижными шестернями, при этом один из роторов выполняет функцию двухкамерного компрессора, а другой является ротором двигателя, при этом роторы оборудованы дополнительными зубчатыми колесами, кинематически связанными с зубчатыми венцами, закрепленными на общем для роторов валу, линии нагнетания компрессора подают сжатый воздух и топливно-воздушную смесь в рабочую камеру двигателя по раздельным каналам, соединяющим компрессор с полостью всасывания рабочей камеры.

Перечень фигур графических материалов.

На фиг. 1 - продольный разрез двигателя; на фиг. 2-5 - схема работы двухкамерного роторного компрессора; на фиг. 6-9 - схема работы двигателя с раздельным пополнением рабочей камеры.

Двигатель на фиг. 1 состоит из корпуса 1, установленного в эпитрохоидной полости ротора 2, оборудованного зубчатым венцом 3, входящим в зацепление с неподвижной шестерней 4 и расположенного на эксцентричной втулке 5, установленной с возможностью вращения на валу 6, и дополнительно на роторе установлено зубчатое колесо 7, кинематически связанное с зубчатым венцом 8, закрепленным на валу 6. Ротор компрессора 9 также оборудован зубчатым венцом 10, входящим в зацепление с неподвижной шестерней 11, расположен на эксцентричном валу 12, на котором закреплен балансир 13, и выполненным на роторе зубчатым колесом 14, кинематически связанным с зубчатым венцом 15, закрепленным на валу 6. Каналы 16 и 17 служат ресиверами и соединяют выходы компрессора с входной камерой двигателя для подачи чистого воздуха по каналу 16 и топливно-воздушной смеси только по каналу 17.

Двигатель работает следующим образом.

Под действием рабочих газов ротор 2 совершает с точки зрения физики плоское движение, т.к. движется в пространстве, ограниченном параллельными боковыми стенками корпуса 1.

Кинетическая энергия плоского движения состоит из суммы кинетической энергии движения центров масс ротора 2 и кинетической энергии вращения ротора 2 вокруг центра масс. В данном случае кинетическая энергия ротора 2 состоит из кинетической энергии вращения ротора 2 вокруг оси двигателя и кинетической энергии вращения ротора 2 вокруг собственной оси. Поэтому зубчатое колесо 7, находясь в зацеплении с зубчатым венцом 8, закрепленным на валу 6 двигателя, передает валу 6 энергию движения ротора 2 полностью.

Эксцентричная втулка 5 обеспечивает эксцентриситет ротора относительно оси двигателя, вращается вокруг вала 6, а ротор 2 вращается на втулке 5, передача энергии с ротора 2 на вал 6 происходит только через зубчатое зацепление колеса 7 и венца 8.

Ротор компрессора 9 вращается синхронно с ротором двигателя 2 за счет зацепления зубчатого колеса 14 с венцом 15, закрепленным на валу 6, располагается на эксцентриковом валу 12, на котором установлен балансир 13. Движение ротора 9 позволяет образовать двухкамерный компрессор, одна камера которого соединена каналом 16 со всасывающей полостью двигателя и подает чистый воздух, а другая камера подает топливно-воздушную смесь по каналу 17 во всасывающую полость двигателя уже после частичного заполнения этой полости чистым воздухом, создавая таким образом заряд богатой смеси у передней - по ходу вращения ротора - кромки в зоне начала воспламенения, что обеспечивает воспламенение и сгорание смеси с большим избытком воздуха. Так при подаче по каналу 17 топливной смеси, обогащенной до 100%, что обеспечивает устойчивое воспламенение и сгорание, абсолютное обогащение будет только 50%, что позволит повысить КПД двигателя за счет сгорания с большим избытком воздуха. Суммарная подача воздуха и топливно-воздушной смеси равноценна степени наддува, равной 2, что позволяет форсировать двигатель при подаче топливно-воздушной смеси через компрессор по обоим каналам 16 и 17.

Формула изобретения

Роторно-поршневой двигатель, содержащий корпус с эпитрохоидной расточкой, два ротора, установленных в расточке с возможностью движения за счет кинематических связей зубчатых венцов, которыми оборудованы роторы с неподвижными шестернями, при этом один из роторов выполняет функцию двухкамерного компрессора, а другой является ротором двигателя, отличающийся тем, что роторы оборудованы дополнительными зубчатыми колесами, кинематически связанными с зубчатыми венцами, закрепленными на общем для роторов валу, линии нагнетания компрессора подают сжатый воздух и топливно-воздушную смесь в рабочую камеру двигателя по раздельным каналам, соединяющим компрессор с полостью всасывания рабочей камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9