Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания



Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2425233:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с рабочим кольцом, имеющим цилиндрические поверхности, оси которых смещены. Рабочие камеры двигателя образованы рабочими полостями, в которых параллельно на валу установлены вращающийся первый ротор, выполняющий функцию ротора компрессора, и вращающийся второй ротор, выполняющий функцию ротора турбины. В первом роторе установлена подпружиненная рабочая заслонка. Корпус камеры сгорания, выполненный в виде цилиндра, жестко закреплен в корпусе двигателя, имеет окно для впуска рабочего тела и выпускное окно для рабочего тела и размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца. Первый ротор встроен между внешней и внутренней боковыми щеками внутри рабочего кольца. Двигатель снабжен газораспределительным стаканом, Г-образной подпружиненной рабочей заслонкой и Г-образными подпружиненными уплотняющими пластинами. Газораспределительный стакан взаимодействует с камерой сгорания и имеет жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный с валом двигателя. В рабочем кольце перед выпускным окном для рабочего тела по направлению вращения роторов выполнено дополнительное выпускное окно с каналом воспламенения. В канале воспламенения установлена нить накаливания, предназначенная для воспламенения рабочего тела в канале воспламенения. При системе питания с впрыском топлива камера сгорания снабжена форсункой, установленной в ее торце. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности работы двигателя. 5 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям внутреннего сгорания, а именно к двигателям турбокомпрессорного типа.

Предложенный роторно-поршневой двигатель обладает свойством газовой турбины, так как снабжен компрессором, камерой сгорания и турбиной, а по принципу действия является поршневым двигателем внутреннего сгорания с четырьмя тактами работы: впуском, сжатием, рабочим ходом и выпуском.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых установлены вращающиеся первый и второй роторы, выполненные в виде параллельных закрепленных на валу дисков, в одном из которых, первом с большим диаметром, выполнен радиальный паз с глубиной, плавно увеличивающейся от нулевого до наибольшего значения на первой половине дуги окружности этого диска и плавно уменьшающейся от наибольшего значения до нулевого на второй половине дуги окружности этого диска. Между роторами расположена камера сгорания, выполненная в виде соосных внешнего, среднего и внутреннего цилиндров, установленных друг в друге. Внешний цилиндр разделен плоскостью, проходящей через оси вала роторов и цилиндров, на полуцилиндры, первый из которых, являющийся корпусом камеры сгорания, жестко закреплен в корпусе двигателя, а второй из которых, одновременно являющийся поршнем, расположен в пазу диска с большим диаметром с возможностью перемещения относительно первого полуцилиндра до прилегания наклонного днища второго полуцилиндра к основанию радиального паза диска. Средний цилиндр и имеющий возможность вращения внутренний цилиндр снабжены окнами для впуска в камеру сгорания рабочей смеси и перепускными окнами для выпуска горящей рабочей смеси. Диск с меньшим диаметром снабжен выступом, имеющим возможность контакта с корпусом и подпружиненной заслонкой. Свеча зажигания установлена в днище внутреннего цилиндра, обращенном в сторону второго ротора меньшего диаметра. В данном роторно-поршневом двигателе осуществляется сжатие топлива в первом роторе, одновременно - перемещение рабочей смеси в камеру сгорания, где смесь и сгорает. Тепловая энергия передается на второй ротор, где и превращается в механическую (см. патент RU 2193676 С2, МПК7 F02B 53/08).

Основным недостатком этого двигателя является невысокая долговечность вследствие сложности с обеспечением длительной работоспособности элементов камеры сгорания, поскольку ее внутренний цилиндр, подверженный влиянию высоких температур, выполнен вращающимся.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю и внешнюю поверхности, оси которых смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся первый ротор, выполняющий функцию ротора компрессора, выполненный в виде диска со сквозным радиальным прямоугольным пазом, образованным от оси вращения вала двигателя до наружной поверхности этого ротора по ширине последнего, в котором установлена подпружиненная рабочая заслонка с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу первого ротора и прилегания ее торца к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца шириной, равной ширине первого ротора, вращающийся второй ротор, выполняющий функцию ротора турбины, выполненный виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине первого ротора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочего тела, а именно рабочей смеси, и выпускным окном для рабочего тела, а именно горящей рабочей смеси, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен первый ротор, газораспределительный стакан, взаимодействующий с камерой сгорания, имеющий жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный с валом двигателя, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом и оборудованный перепускным окном, конфигурация которого аналогична конфигурациям окна корпуса камеры сгорания для впуска рабочего тела, а именно рабочей смеси, выпускного окна корпуса камеры сгорания для рабочего тела, а именно горящей рабочей смеси, окна в рабочем кольце для впуска рабочего тела, а именно рабочей смеси, и выпускного окна в рабочем кольце для рабочего тела, а именно горящей рабочей смеси, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку, установленную в утолщении второго ротора с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении второго ротора на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов позади ее граней, и прилегания гранью к цилиндрической внешней поверхности первого ротора, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов впереди ее граней, и прилегания гранью к внутренней поверхности утолщения второго ротора. В корпусе камеры сгорания установлена свеча зажигания. Рабочие полости двигателя образованы боковыми щеками, рабочим кольцом и роторами. Сжатие рабочей смеси осуществляется первоначально в первом роторе, выполняющем функцию ротора компрессора, с последующим ее перемещением в камеру сгорания, где смесь и воспламеняется от свечи зажигания и далее поступает в рабочую камеру второго ротора, выполняющего функцию ротора турбины. Тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива, передается на второй ротор, выполняющий функцию турбины, где и превращается в механическую (см. патент RU 2351780 С1, МПК7 F02B 53/08).

Однако в качестве недостатков вышеуказанного двигателя можно отметить следующее:

- пониженная надежность, обусловленная невысокой надежностью деталей газораспределительного механизма, вызванной резким возрастанием нагрузки на газораспределительный стакан, возникающей при сгорании рабочего тела в камере сгорания, что вызывает деформацию газораспределительного стакана механизма газораспределения и прижатие его к стенкам рабочего кольца и в свою очередь приводит к возрастанию сопротивления вращению газораспределительного стакана и к возможности его заклинивания, то есть ведет к возникновению отказа;

- пониженная эффективность работы из-за потерь энергии, возникающих вследствие воспламенения рабочего тела в камере сгорания и ее последующего проталкивания через узкий канал в рабочую полость второго ротора, выполняющего функцию турбины.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и эффективности работы двигателя путем первоначального воспламенения рабочего тела в камере рабочего хода второго ротора, выполняющего функции ротора турбины, с последующим его воспламенением в камере сгорания, что позволяет уменьшить давление в камере сгорания в момент воспламенения в ней рабочего тела и обеспечить возможность работы двигателя на более «бедном» рабочем теле, так как оно воспламеняется от постоянно нагретой до высокой температуры, достаточной для воспламенения рабочего тела, нити накаливания.

Поставленная задача решается тем, что у роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащего корпус с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю и внешнюю поверхности, оси которых смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся первый ротор, выполняющий функцию ротора компрессора, выполненный в виде диска со сквозным радиальным прямоугольным пазом, образованным от оси вращения вала двигателя до наружной поверхности этого ротора по ширине последнего, в котором установлена подпружиненная рабочая заслонка с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу первого ротора и прилегания ее торца к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца шириной, равной ширине первого ротора, вращающийся второй ротор, выполняющий функцию ротора турбины, выполненный в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине первого ротора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочего тела и выпускным окном для рабочего тела размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен первый ротор, газораспределительный стакан, взаимодействующий с камерой сгорания, имеющий жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный с валом двигателя, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом и оборудованный перепускным окном, конфигурация которого аналогична конфигурациям окна корпуса камеры сгорания для впуска рабочего тела, выпускного окна корпуса камеры сгорания для рабочего тела, окна в рабочем кольце для впуска рабочего тела и выпускному окну в рабочем кольце для рабочего тела, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку, установленную в утолщении второго ротора с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении второго ротора на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки, и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов позади ее граней, и прилегания гранью к цилиндрической внешней поверхности первого ротора, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сжатия-сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов впереди ее граней, и прилегания гранью к внутренней поверхности утолщения второго ротора, согласно изобретению в рабочем кольце перед выпускным окном для рабочего тела по направлению вращения роторов выполнено дополнительное выпускное окно с каналом воспламенения, в котором установлена нить накаливания, предназначенная для воспламенения рабочего тела в канале воспламенения, а при системе питания с впрыском топлива камера сгорания снабжена форсункой, установленной в ее торце.

Повышение надежности работы предлагаемого двигателя обеспечивается тем, что сгорание рабочего тела в камере сгорания происходит после его частичного выпуска через канал воспламенения в камеру рабочего хода второго ротора, выполняющего функцию ротора турбины и первоначального воспламенения в канале воспламенения от нити накаливания, а следовательно, с уменьшением объема рабочего тела в камере сгорания, что позволяет снизить давление в камере сгорания при последующем воспламенении рабочего тела в камере сгорания, а также повысить надежность работы газораспределительного стакана. Кроме того, надежность работы двигателя повышается вследствие увеличения надежности работы системы зажигания путем замены свечи зажигания на нить накаливания при отказе от традиционной системы зажигания.

Повышение эффективности работы предлагаемого двигателя обеспечивается тем, что рабочая смесь первоначально воспламеняется в камере рабочего хода второго ротора, выполняющего функции ротора турбины, от нити накаливания, а в последующем - и в камере сгорания. Это позволяет воспламенять более «бедное» рабочее тело и, следовательно, существенно снизить расход топлива, повысив тем самым эффективность работы двигателя.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 - разрез по линии А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез по линии Б-Б фиг.2; на фиг.4 - увеличенный вид камеры сгорания; на фиг.5 - разрез по линии В-В фиг.4.

Основой предлагаемого роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания являются два ротора 1 и 2, расположенных параллельно, закрепленных на одном валу 3 на фиксированном расстоянии друг от друга и вращающихся вместе с валом 3 в корпусе 4 (см. фиг.1). Ротор 1, выполняющий функцию ротора компрессора, выполнен в виде круглого диска и встроен в рабочее кольцо 5 с возможностью вращения внутри последнего.

Рабочее кольцо 5, являющееся частью корпуса 4 двигателя, имеет две рабочие цилиндрические поверхности, а именно внутреннюю, обращенную в сторону ротора 1, и внешнюю, обращенную в сторону ротора 2. Оси цилиндрических внутренней и внешней поверхностей рабочего кольца 5 смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала 3 двигателя на величину ΔН, не позволяющую поверхностям рабочего кольца 5 пересекаться (см. фиг.2). Ширина рабочего кольца 5 равна ширине ротора 1.

В роторе 1 выполнен сквозной радиальный прямоугольный паз 6, образованный от оси вращения вала 3 двигателя до наружной поверхности ротора 1 по ширине последнего.

В пазу 6 размещена рабочая заслонка 7, снабженная пружиной 8 и имеющая возможность возвратно-поступательного перемещения внутри этого паза. Торец заслонки 7 под действием пружин 8 имеет возможность плотного прилегания к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца 5.

Ротор 2, выполняющий функцию ротора турбины, выполнен в виде стакана, днище которого жестко закреплено на валу 3 двигателя (см. фиг.1). На боковой поверхности стакана выполнено в направлении оси вращения вала двигателя 3 диаметральное утолщение по ширине, равной ширине ротора 1. Это утолщение расположено над цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 5. В утолщении ротора 2 установлена Г-образная рабочая заслонка 9, имеющая возможность возвратно-вращательного движения вокруг своей оси 10 (см. фиг.2). Ось 10 закреплена в утолщении ротора 2 на одном конце Г-образной рабочей заслонки 9 по направлению вращения роторов 1 и 2 впереди второго конца этой заслонки. Торец второго конца заслонки 9 установлен с возможностью плотного прилегания к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца 5 посредством пружины 11. Заслонка 9 расположена таким образом, что ее ось 10 находится справа от ее второго конца со стороны ротора 1.

В рабочем кольце 5, в месте наибольшей высоты кольца, то есть в его наиболее широкой части, имеется отверстие, предназначенное для установки камеры сгорания 12. Ротор 1, утолщение ротора 2 и рабочее кольцо 5 расположены между двумя рабочими боковыми щеками: внешней 13 и внутренней 14, стянутыми болтами 15 и являющимися вместе с рабочим кольцом 5 основой корпуса 4 двигателя (см. фиг.1). В этих щеках 13 и 14 на подшипниках 16 установлен вал 3 двигателя. Таким образом, ротор 1, встроенный внутри рабочего кольца 5 между внешней 13 и внутренней 14 боковыми щеками, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 5 и внешней 13 и внутренней 14 боковыми щеками; ротор 2 с утолщением, расположенным над камерой сгорания 12, имеет возможность вращения в полости, образованной цилиндрической внешней поверхностью рабочего кольца 5 и внешней 13 и внутренней 14 боковыми щеками.

Камера сгорания 12, расположенная между роторами 1 и 2 под утолщением ротора 2, снабжена корпусом 17, выполненным в виде цилиндра и размещенным в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца 5 (см. фиг.3). На боковой поверхности корпуса 17 расположены окно 18 для впуска рабочего тела и выпускное окно 19 для рабочего тела, имеющие прямоугольную форму. Корпус 17 жестко закреплен в корпусе 4 двигателя, то есть во внешней щеке 13, посредством крышки 20. В торце камеры сгорания 12, в центре крышки 20, имеется отверстие 21, в котором при системе питания с впрыском топлива в камеру сгорания 12 установлена топливная форсунка 22 (см. фиг.1, 3). При системе питания с карбюратором в торце камеры сгорания 12 отверстие 21 отсутствует (на чертеже не показано).

Между отверстием в рабочем кольце 5, предназначенном для установки камеры сгорания 12, и наружной поверхностью корпуса 17 встроен газораспределительный стакан 23 механизма газораспределения, взаимодействующий с камерой сгорания 12 (см. фиг.3). К днищу стакана 23 со стороны ротора 2 жестко прикреплен вал 24, проходящий в отверстие внутренней боковой щеки 14. Вал 24 вместе со стаканом 23 имеет возможность вращения посредством механического редуктора 25 от вала 3 двигателя (см. фиг.1, 3).

Боковая поверхность газораспределительного стакана 23 оборудована перепускным окном 26 механизма газораспределения, имеющим возможность совмещения с окном 18 для впуска рабочего тела и с окном 27 в рабочем кольце 5 для впуска рабочего тела, обращенным в сторону ротора 1, а также с выпускным окном 19 для рабочего тела и с выпускным окном 28 в рабочем кольце 5 для рабочего тела, обращенным в сторону ротора 2 (см. фиг.3). Окна 18, 19, 26, 27 и 28 выполнены прямоугольной формы, то есть конфигурации этих окон совпадают, что позволяет им совмещаться друг с другом для перепуска рабочего тела и рабочей смеси согласно фазам газораспределения.

Перед выпускным окном 28 для рабочего тела по направлению вращения роторов 1 и 2 в рабочем кольце 5 выполнено дополнительное выпускное окно 29 такой же прямоугольной конфигурации, как и окна 18, 19, 26, 27 и 28, но имеющее суженное со стороны камеры сгорания 12 входное сечение и предназначенное для первоначального выпуска рабочей смеси из камеры сгорания 12 в канал 30 воспламенения (см. фиг.5). В канал 30 воспламенения встроена нить накаливания 31, предназначенная для воспламенения рабочей смеси, выходящей из камеры сгорания 12 через дополнительное выпускное окно 29, в канале воспламенения 30. Один конец нити накаливания 31 через изолятор 32, установленный в наружной щеке 13, выведен за пределы корпуса 4 двигателя, а второй конец нити накаливания 31 соединен с корпусом 4 двигателя.

Для уплотнения рабочих объемов в рабочем кольце 5 в области камеры сгорания 12 установлены две уплотняющие пластины: уплотняющая пластина 33 ротора 1 и уплотняющая пластина 34 ротора 2 (см. фиг.4). Обе пластины имеют возможность возвратно-вращательного движения вокруг своих осей, расположенных на одном конце каждой пластины, и имеют ширину, равную ширине ротора 1. Оси уплотняющих пластин 33 и 34 расположены слева от их вторых концов со стороны топливной форсунки 22. Ось пластины 33 закреплена в рабочем кольце 5 по направлению движения роторов позади граней этой пластины. Ось пластины 34 закреплена в рабочем кольце 5 по направлению движения роторов впереди граней этой пластины. Пластина 33 установлена с возможностью плотного прилегания посредством пружины своей гранью к цилиндрической внешней поверхности ротора 1, а пластина 34 установлена с возможностью плотного прилегания посредством пружины своей гранью к внутренней поверхности утолщения ротора 2.

Выпускное окно 28 в рабочем кольце 5 для рабочей смеси, предназначенное для выпуска из камеры сгорания 12 рабочей смеси, содержит несколько расположенных друг за другом окон, последовательно включающихся в работу по мере открывания перепускного окна 26 механизма газораспределения.

Рабочие полости двигателя образованы боковыми щеками 13 и 14, рабочим кольцом 5 и роторами 1 и 2 (см. фиг.1).

Рабочая камера ротора 1, образованная наружной поверхностью ротора 1, цилиндрической внутренней поверхностью рабочего кольца 5 и боковыми щеками 13 и 14, разделена заслонкой 7 и уплотняющей пластинкой 33 на камеру впуска 35 и камеру предварительного сжатия 36 (см. фиг.1, 4).

Рабочая камера ротора 2, образованная наружной цилиндрической поверхностью рабочего кольца 5, цилиндрической внутренней поверхностью утолщения ротора 2 и боковыми щеками 13 и 14, разделена Г-образной заслонкой 9 и уплотняющей пластиной 34 на камеру рабочего хода 37 и камеру выпуска 38 (см. фиг.4). Внутри рабочего кольца 5 образованы полости 39 для рубашки системы охлаждения (см. фиг.2).

Во внешней боковой щеке 13 выполнены канал 40, предназначенный для соединения камеры впуска 35 с впускным трактом системы впуска рабочего тела, и канал 41, предназначенный для соединения рабочей полости камеры выпуска 38 с атмосферой (см. фиг.1, 4).

Положение заслонки 7, когда она находится на наименьшем расстоянии от камеры сгорания 12, принимается за начало работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания (см. фиг.2).

В качестве рабочего тела могут быть использованы атмосферный воздух при системе питания с впрыском топлива или рабочая смесь, состоящая из паров топлива и воздуха, при карбюраторной системе питания.

Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено:

- стрелками на фиг.2 - направление вращения роторов 1, 2;

- пунктирными линиями на фиг.2, 4 - канал, предназначенный для соединения камеры впуска с впускным трактом системы впуска рабочего тела, и канал, предназначенный для соединения рабочей полости камеры выпуска с атмосферой;

- стрелками на фиг.4 - направления движения рабочего тела и отработавших газов.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

За начало отсчета принимаем положение ротора 1, когда его рабочая заслонка 7 расположена по центру камеры сгорания 12 в наименьшем расстоянии от нее (см. фиг.2). Вращение роторов 1, 2 происходит по часовой стрелке со стороны топливной форсунки 22 (см. фиг.1). Двигатель работает на жидком или газообразном топливе и имеет стандартную систему питания.

Рассмотрим первоначально полный рабочий цикл двигателя от такта впуска до такта выпуска, происходящий с одним зарядом рабочей смеси.

1 такт - впуск - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 0° до 360°. При вращении ротора 1 за рабочей заслонкой 7 создается разряжение, и рабочее тело (атмосферный воздух - при системе питания с впрыском топлива или рабочая смесь, состоящая из паров топлива и воздуха - при карбюраторной системе питания) по каналу 40 поступает в камеру впуска 35 (см. фиг.2, 4).

2 такт - сжатие - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 700°-710° и заканчивается тогда, когда заслонка 7 подойдет вплотную к впускному окну 27. В этот момент газораспределительным стаканом 23 перекроется окно 27 в рабочем кольце 5, соединяющее камеру предварительного сжатия 36 с камерой сгорания 12. На угле поворота вала 3 двигателя от 360° до 520°-540° (в зависимости от установки фаз газораспределения) рабочее тело предварительно сжимается в камере предварительного сжатия 36, пока окна 26 и 27 не начнут совмещаться. После начала совмещения окон 26 и 27 предварительно сжатое рабочее тело начнет поступать в камеру сгорания 12. В этот момент совершается впрыск топлива форсункой 22 в заполняющуюся воздухом камеру сгорания 12, в результате чего происходит процесс приготовления рабочей смеси, то есть процесс смешивания воздуха с топливом. Приготовленная таким образом рабочая смесь будет и дальше сжиматься в камере сгорания 12 вплоть до 700°-710° поворота вала 3 двигателя, то есть до момента перекрытия газораспределительным стаканом 23 окна 27. В этот момент почти вся порция воздуха, перемешанная с топливом, окажется в сжатом состоянии в камере сгорания 12.

3 такт - рабочий ход - происходит на угле поворота вала 3 двигателя от 720°-1080°. При этом при угле поворота вала 3 двигателя, равном 700°, начинают совмещаться перепускное окно 26 газораспределительного стакана 23 с выпускным окном 19 корпуса камеры сгорания и с дополнительным выпускным окном 29. Через окно 29 в канал воспламенения 30 устремляется под большим давлением рабочая смесь, которая, проходя через канал 30, соприкасается с постоянно нагретой до высокой температуры нитью накаливания 31 и воспламеняется (см. фиг.4, 5). Первоначально рабочая смесь горит в канале воспламенения 30 и в камере рабочего хода 37, не воспламеняясь в камере сгорания 12 из-за высокой скорости движения рабочей смеси в канале 30, возникающей из-за большого давления в камере сгорания 12 и из-за наличия узкого входного сечения канала воспламенения 30. Далее, при вращении вала 3 двигателя происходит открытие выпускного окна 28, и рабочая смесь, попадая через них в камеру рабочего хода 37, воспламеняется от факельного зажигания канала воспламенения 30 и горит первоначально в камере рабочего хода 37, а затем при снижении давления в камере сгорания 12 и увеличении площади открытия выпускного окна 28 загорается и в самой камере сгорания 12 (см. фиг.3, 4).

За счет горения рабочей смеси создается высокое давление, которое воздействует на Г-образную рабочую заслонку 9, расположенную в утолщении ротора 2, заставляя ротор 2 вращаться и создавать крутящий момент на валу 3 двигателя.

4 такт - выпуск - происходит при вращении вала 3 двигателя от 1080° до 1440°. При этом отработавшие газы из камеры выпуска 38 по каналу 41 выпускаются в атмосферу.

Таким образом, при угле поворота вала 3 двигателя, равном 1440°, заканчивается процесс выпуска, а следовательно, заканчивается полный рабочий цикл, происшедший в данном роторно-поршневом двигателе с одним зарядом рабочего тела.

При постоянной работе двигателя происходит следующее. При вращении роторов от 0° до 360° в рабочей полости ротора 1 (см. фиг.2, 4) происходит одновременно сжатие (камера предварительного сжатия 36) и впуск рабочего тела (камера впуска 35), а в рабочей полости ротора 2 происходит одновременно рабочий ход (камера рабочего хода 37) и выпуск (камера выпуска 38). Таким образом, полный цикл совершается на угле поворота вала 3 двигателя, равном 360°.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает более надежную работу двигателя из-за возможности воспламенения рабочей смеси в камере рабочего хода ротора, выполняющего функцию ротора турбины, что позволяет снизить давление в камере сгорания в момент воспламенения в ней рабочей смеси и тем самым повысить надежность работы ее деталей, а также более эффективную работу двигателя из-за возможности его работы на более «бедной» рабочей смеси, так как она воспламеняется не от искры зажигания, а от постоянно нагретой до высокой температуры, достаточной для воспламенения рабочей смеси, нити накаливания. Кроме этого, повышаются надежность системы зажигания из-за отказа от свечи зажигания и воспламенения рабочей смеси из-за его воспламенения от нити накаливания.

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом, имеющим цилиндрические внутреннюю и внешнюю поверхности, оси которых смещены в противоположных направлениях относительно оси вращения вала двигателя на величину, не позволяющую этим поверхностям пересекаться, рабочими камерами, образованными рабочими полостями, в которых параллельно на валу двигателя установлены вращающийся первый ротор, выполняющий функцию ротора компрессора, выполненный в виде диска со сквозным радиальным прямоугольным пазом, образованным от оси вращения вала двигателя до наружной поверхности этого ротора по ширине последнего, в котором установлена подпружиненная рабочая заслонка с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пазу первого ротора и прилегания ее торца к внутренней цилиндрической поверхности рабочего кольца шириной, равной ширине первого ротора, вращающийся второй ротор, выполняющий функцию ротора турбины, выполненный в виде стакана с жестко закрепленным на валу днищем, имеющего утолщение в направлении оси вращения вала двигателя шириной, равной ширине первого ротора, на боковой поверхности стакана над камерой сгорания, корпус которой, выполненный в виде цилиндра и жестко закрепленный в корпусе двигателя, с окном для впуска рабочего тела и выпускным окном для рабочего тела, размещен в отверстии наиболее широкой части рабочего кольца, внешней и внутренней боковыми щеками, между которыми внутри рабочего кольца встроен первый ротор, газораспределительный стакан, взаимодействующий с камерой сгорания, имеющий жестко прикрепленный к его днищу вращающийся вал, связанный с валом двигателя, встроенный между корпусом камеры сгорания и рабочим кольцом и оборудованный перепускным окном, конфигурация которого аналогична конфигурациям окна корпуса камеры сгорания для впуска рабочего тела, выпускного окна корпуса камеры сгорания для рабочего тела, окна в рабочем кольце для впуска рабочего тела и выпускному окну в рабочем кольце для рабочего тела, причем перепускное окно установлено с возможностью совмещения с названными окнами, Г-образную подпружиненную рабочую заслонку, установленную в утолщении второго ротора с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в утолщении второго ротора на одном конце заслонки по направлению вращения роторов впереди второго конца заслонки, и прилегания другим концом к цилиндрической внешней поверхности рабочего кольца, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов позади ее граней, и прилегания гранью к цилиндрической внешней поверхности первого ротора, Г-образную подпружиненную уплотняющую пластину, установленную в рабочем кольце в области камеры сжатия-сгорания с возможностью возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, закрепленной в рабочем кольце по направлению движения роторов впереди ее граней, и прилегания гранью к внутренней поверхности утолщения второго ротора, отличающийся тем, что в рабочем кольце перед выпускным окном для рабочего тела по направлению вращения роторов выполнено дополнительное выпускное окно с каналом воспламенения, в котором установлена нить накаливания, предназначенная для воспламенения рабочего тела в канале воспламенения, а при системе питания с впрыском топлива камера сгорания снабжена форсункой, установленной в ее торце.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приводам потребителей механической энергии. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторно-поршневым двигателям. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, имеющим корректирование вытеснителя в рабочей полости. .

Изобретение относится к области двигателестроения
Наверх