Двигатель внутреннего сгорания с ротором

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить экономичность и снизить токсичность двигателя. Двигатель внутреннего сгорания содержит ротор в корпусе и расширительный цилиндр с поршнем. Ротор вращается от давления сгоревших выхлопных газов. Двигатель содержит, по меньшей мере, один ресивер с воздухом, блок управления подачей сжатого воздуха, топлива и воспламенением смеси, пружину, поднимающую поршень в верхнее положение. Поршень двигается на штоке. В поршень встроены фиксаторы для удержания его в верхнем положении. При повышении давления фиксаторы выходят из зацепления. Ресивер соединен с механическим и электрическим воздушными насосами, а ротор имеет внутренние полости, направленные вдоль оси вращения. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения.

Двигатель внутреннего сгорания с ротором отличается от широко известных поршневых и роторных двигателей (ДВС), в которых ход рабочего органа, т.е. давление газов, происходит за два или четыре цикла, тем, что в ДВС с ротором давление газов идет непрерывно. В отличие от обычных ДВС (бензиновых и дизельных) в двигателе внутреннего сгорания с ротором нет сложных систем газораспределения и кривошипно-шатунного механизма.

Ближайшим прототипом ДВС с ротором можно считать турбокомпрессоры поршневого двигателя, нагнетающие дополнительно воздух в систему впуска топлива, которые работают также от выхлопных газов. В отличие от турбокомпрессора, выхлопные газы в ДВС с ротором не нагнетают дополнительно в систему впуска воздушное давление, а работают полностью на вращение ротора.

В поршневых ДВС топливная смесь сгорает не полностью и более токсичные газы выводятся в атмосферу из-за работы двигателя в режиме тактов. Дожигатели газов и катализаторы в системе выхлопа газов не находят широкого применения.

Задачей изобретения является повышение экономичности и снижение токсичности выхлопных газов.

Задача решается в двигателе внутреннего сгорания, содержащем ротор в корпусе и расширительный цилиндр с поршнем, при этом ротор вращается от давления сгоревших выхлопных газов. Согласно изобретению двигатель содержит, по меньшей мере, один ресивер с воздухом, блок управления подачей сжатого воздуха, топлива и воспламенением смеси, пружину, поднимающую поршень в верхнее положение, при этом поршень двигается на штоке, в поршень встроены фиксаторы для удержания его в верхнем положении, при повышении давления фиксаторы выходят из зацепления, ресивер соединен с механическим и электрическим воздушными насосами, а ротор имеет внутренние полости, направленные вдоль оси вращения.

Конструкция ротора и расширительного цилиндра позволяют рабочему циклу идти непрерывно, что приводит к более полному сгоранию топлива и снижению токсичности выхлопных газов. Возможно использование ДВС с ротором в автомобиле в качестве привода генератора из-за более низкой токсичности и расхода топлива.

ДВС содержит ротор 1 в корпусе 2 и расширительный цилиндр 3 с поршнем 4, объединенные в один блок. Воздух подается в сжатом виде из ресивера 5 под давлением 4-7 атм.

Корпус ротора 1 сделан с внутренними полостями 6 прямоугольного сечения, направленными вдоль оси вращения. Количество полостей может быть различным. Впускной коллектор 7 имеет такую форму, чтобы одна из полостей ротора постоянно была открыта для заполнения сгоревшими газами. В корпусе ротора сделаны выемки 8 для более стабильного вращения ротора 1. Расширительный цилиндр 3 соединен с впускным коллектором 7. В головке цилиндра 9 встроены впускной штуцер 10 для подачи воздуха, форсунка впрыска топлива 11 и свеча зажигания 12. Поршень 4 внутри цилиндра служит для выдавливания сгоревших газов. Вдоль своей оси поршень двигается на штоке 13. Пружина 14 по мере отработки газов поднимает поршень 4 в верхнее положение. В поршне встроены фиксаторы 15 удержания его в верхнем положении для создания давления при подаче воздуха из ресивера 5 через распределитель 16. При сгорании газов и повышении давления фиксаторы 15 выходят из зацепления. Ресивер 5 соединен с механическим 17 и электрическим 18 воздушными насосами для поддержания давления воздуха.

Возможна установка ресиверов различного объема и количества. Для более рационального использования сгоревших газов служат две заслонки. Одна на впускном 19, вторая на выпускном 20 коллекторах. Подачу сжатого воздуха, топлива и воспламенение смеси выполняет блок управления 21. В данном варианте блок управляется штоком 13 через тяги 22. Топливо из бака 23 подается бензонасосом 24. Для запуска ДВС с ротором шток опускается педалью 25 на 4-5 см вниз и затем поднимается пружиной 14 вверх, что при включенном блоке управления 21 приводит в действие подачу воздуха, топлива и зажигание.

В верхнем положении поршня 4 в расширительный цилиндр 3 подается сжатый воздух из ресивера 5 и топливо через форсунку 11. Свеча зажигания 12 воспламеняет эту смесь. Расширяясь, сгоревшие газы давят на поршень 4 цилиндра 3 и ротор 1, приводя его во вращательное движение. По мере уменьшения давления в расширительном цилиндре 3 поршень 4, под действием пружины 14, поднимается вверх. Заслонка 19 перекрывает впускной коллектор для более равномерного вращения ротора 1. Выход отработавших газов регулируется заслонкой 20. Для работы заслонки можно использовать тахометр или датчик давления в полости корпуса ротора 26. Воздух в ресивер 5 закачивается электрическим 18 и механическим 17 воздушными насосами. В рабочем режиме количество ходов поршня из-за увеличения давления уменьшится.

При остановке ДВС с ротором давление воздуха в ресивере 5 поддерживается аккумуляторами. Ротор снабжается маховиком (не показан). Отключение блока управления 21 и полное открытие выпускного клапана 20 приводят к остановке двигателя.

Литература

1. Двигатели внутреннего сгорания. Под ред. В.Н.Луканина. М.: Высшая школа. 1985. 311 с.

2. Н.Н.Патрахальцев. Наддув двигателей внутреннего сгорания. М.: Изд-во РУДН. 2003. 320 с.

Обозначения на схеме:

1. Ротор

2. Корпус ротора

3. Корпус расширительного цилиндра

4. Поршень расширительного цилиндра

5. Ресивер для сжатого воздуха

6. Внутренние полости ротора

7. Впускной коллектор

8. Выемки в корпусе ротора

9. Головка цилиндра

10. Штуцер для подачи сжатого воздуха

11. Топливная форсунка

12. Свеча зажигания

13. Шток поршня

14. Пружина штока

15. Фиксаторы поршня

16. Воздушный распределитель

17. Механический воздушный насос

18. Электрический воздушный насос

19. 3аслонка на впускном коллекторе

20. 3аслонка на выпускном коллекторе

21. Блок управления подачи воздуха и топлива

22. Тяги блока управления

23. Топливный бак

24. Электрический бензонасос

25. Педаль для запуска двигателя

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий ротор в корпусе и расширительный цилиндр с поршнем, при этом ротор вращается от давления сгоревших выхлопных газов, отличающийся тем, что двигатель содержит, по меньшей мере, один ресивер с воздухом, блок управления подачей сжатого воздуха, топлива и воспламенением смеси, пружину, поднимающую поршень в верхнее положение, при этом поршень двигается на штоке, в поршень встроены фиксаторы для удержания его в верхнем положении, при повышении давления фиксаторы выходят из зацепления, ресивер соединен с механическим и электрическим воздушными насосами, а ротор имеет внутренние полости, направленные вдоль оси вращения.