Роторно-поршневой двигатель
Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания включает маховик, поршни и кольцевые цилиндры прямоугольного сечения. Впрыскивание и горение рабочей смеси продолжается в течение всего рабочего хода поршней. Расположение выхлопных окон в цилиндрах двигателя должно быть таким, чтобы выхлоп завершался раньше, чем начнут открываться задвижки. Привод задвижек осуществляется копиром, посаженным на вал. Маховик, на который установлены две группы поршней, имеет Т-образную форму осевого сечения для работы поршней в параллельных кольцевых цилиндрах. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение технологичности изготовления и КПД двигателя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к конструкции поршневых двигателей и может найти применение при создании двигателей различного назначения, способных работать на низкосортном топливе.
Известны роторные двигатели по изобретениям US 770890 и US 806124.
Недостаток известных двигателей состоит в том, что они работают по схеме внешнего сгорания, имеют значительные габариты и низкий КПД вследствие чего являются неконкурентоспособными.
Задача изобретения - разработать роторный двигатель внутреннего сгорания упрощенной конструкции, позволяющей создавать двигатели большой мощности, способные с высоким КПД работать на дешевом топливе.
Требуемый технический результат достигается разработкой роторно-поршневого двигателя, содержащего кольцевой цилиндр, в котором несколько поршней, закрепленных на несущем Г-образном маховике, совершают круговые движения. Каждый поршень за один оборот маховика совершает несколько совмещенных двухтактных циклов, количество которых равно количеству поршней, установленных на одном маховике.
В рабочие камеры цилиндра, образуемые между задними торцами поршней и вдвигаемыми в полость цилиндра задвижками, через определенные угловые промежутки под давлением впрыскивается и воспламеняется рабочая смесь.
Впрыскивание и горение рабочей смеси продолжается в течение всего рабочего хода поршней, чем достигается постоянное, высокое давление рабочего хода.
Каждый поршень, совершающий рабочий ход, одновременно передним торцом в открывающееся выхлопное окно вытесняет из цилиндра отработавший газ, воздействовавший на предыдущий поршень.
Предложенный роторно-поршневой двигатель может иметь и два параллельных кольцевых цилиндра, в которых будут работать две группы поршней, установленных на маховике, имеющем Т-образную форму осевого сечения.
На фиг.1 схематично изображен одноцилиндровый двухпоршневой двигатель предложенной конструкции. Разрез по А-А.
На фиг.2 изображен тот же двигатель со снятой крышкой корпуса. Вид сверху.
На фиг.3 изображен фрагмент маховика с Т-образной формой осевого сечения, на котором установлены два поршня, работающие в параллельных кольцевых цилиндрах.
Роторно-поршневой двигатель предложенной конструкции содержит корпус 1, крышку 2 корпуса, крышку 3 цилиндра, выходной вал 4, маховик 5, поршни 6, задвижки 7, форсунки 8 и выхлопные окна 9.
Кольцевая выточка в корпусе 1 заодно с крышкой цилиндра 3 обазуют кольцевой цилиндр прямоугольного сечения. Маховик 5, имеющий Г-образную форму осевого сечения, входит в полость цилиндра через Г-образную щель, образуемую поверхностями корпуса 1 и крышки 3.
Г-образная или Т-образная форма маховика 5 и прямоугольное сечение цилиндров повышают технологичность изготовления и эксплуатации данного двигателя.
Поршни 6, имеющие прямоугольную форму поперечного сечения и дугообразную форму продольного сечения, прикреплены к маховику 5 и помещены в цилиндре с зазорами по всем смежным поверхностям. Уплотняются поршни в цилиндре посредством упругих пластин, утопленных в пазах поршней. Задвижки 7 сопрягаются со стенками цилиндра посредством лабиринтных уплотнений, одновременно служащих направляющими. Привод задвижек осуществляется копиром, посаженным на вал 4.
Упругие пластины, лабиринтные уплотнения, копир и крепежные детали на чертежах не показаны.
Работает роторно-поршневой двигатель за счет того, что после прохождения поршней через сечения задвижек 7 и выдвижения задвижек в полость цилиндра, в рабочие камеры, образуемые задвижками и задними торцами поршней, через форсунки 8 впрыскивается и воспламеняется рабочая смесь.
Под давлением образовавшегося в рабочих камерах газа поршни 6 осуществляют рабочий ход до момента, когда они переместятся за следующие по ходу выхлопные окна 9. В этот момент давление в рабочих камерах падает, а отработавший газ выталкивается через выхлопные окна. Каждый поршень производит свой рабочий ход, одновременно вытесняя из цилиндра отработавший газ, воздействовавший на предыдущий поршень.
Количество рабочих и продувочных ходов за один оборот маховика равно количеству поршней, работающих на одном маховике. При двух поршнях одновременно осуществляются по два цикла.
Такую работу двигателя можно назвать работой по схеме совмещенных двухтактных циклов.
Расположение выхлопных окон 9 должно быть таким, чтобы выхлоп завершался раньше, чем начнут открываться задвижки 7. Следовательно, длина рабочего хода поршней примерно равна длине отрезков цилиндра, заключенных между форсунками 8 и следующими по ходу выхлопными окнами 9. Следовательно, чем больше поршней работает в одном цилиндре, тем меньше длина рабочего хода каждого поршня.
Основным достоинством двигателя предложенной конструкции является отсутствие цикла сжатия рабочей смеси, что позволяет использовать для его работы дешевые низкооктановые виды топлива.
К числу достоинств относится и возможность поддержания постоянного высокого давления в течение всего рабочего хода поршней, что увеличивает удельную мощность и обеспечивает высокий КПД такого двигателя.
Предполагается, что наиболее эффективным будет использование роторно-поршневых двигателей больших диаметров, которые, работая в стационарных силовых установках, с выгодой заменят газовые турбины.
1. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, включающий маховик, поршни и кольцевые цилиндры прямоугольного сечения, причем впрыскивание и горение рабочей смеси продолжается в течение всего рабочего хода поршней.
2. Роторно-поршневой двигатель по п.1, расположение выхлопных окон в цилиндрах которого должно быть таким, чтобы выхлоп завершался раньше, чем начнут открываться задвижки, привод которых осуществляется копиром, посаженным на вал.
3. Роторно-поршневой двигатель по п.1, причем маховик, на который установлены две группы поршней имеет Т-образную форму осевого сечения для работы поршней в параллельных кольцевых цилиндрах.
