Роторный двигатель внутреннего сгорания



Роторный двигатель внутреннего сгорания
Роторный двигатель внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2530942:

Шишков Андрей Владимирович (RU)

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с цилиндрической полостью, крышку, вал 3, ротор 4 цилиндрической формы, три подвижные заслонки 5, 6, 7, торцевые и радиальные 12 уплотнения для герметизации камер, систему устройств подачи топлива в камеру сгорания, систему электронного зажигания и систему охлаждения. Вал 3 закреплен в корпусе по центру полости посредством подшипников с возможностью вращения. Ротор 4 эксцентрично закреплен на валу 3. Заслонки 5, 6, 7 постоянно прижаты к ротору 4 и разделяют объем концентрического пространства на три рабочие камеры 8, 9, 10 с изменяющимся объемом при вращении вала 3. Одна из трех рабочих камер 8 является камерой сгорания и содержит два воздушных канала 13, 14 с управляемым впускным устройством. Каждая из двух других камер 9, 10 содержит воздушный канал 15, 16 с обратным клапаном и является камерой нагнетания. Камера сгорания 8 соединена через управляемые впускные устройства в каналах 13, 14, ресиверы 17, 18 и обратные клапаны в каналах 15, 16 с камерами нагнетания 9, 10. Изобретение направлено на упрощение конструкции, а также повышение эффективности, надежности и ресурса двигателя. 2 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания.

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндрической полостью, крышку корпуса, вал, закрепленный в корпусе по центру полости с возможностью вращения; полость в корпусе разделена на две закрытые рабочие полости, каждая из которых содержит ротор цилиндрической формы, закрепленный эксцентрично на валу; три подвижные заслонки, постоянно прижатые к ротору, разделяющие объем концентрического пространства на три рабочие камеры с изменяющимся объемом при вращении вала; каждая из рабочих камер является камерой сгорания с всасывающим клапаном и каналом для вытеснения отработавшего газа; радиальные и торцевые уплотнения для герметизации камер; устройства подачи топлива в камеры сгорания, систему газораспределения, систему электронного зажигания, систему охлаждения (Патент РФ № 2431751, МПК F01B 55/02, F01C 1/46, F01C 19/04, 2011 г.).

Недостатками устройства являются: сложность конструкции при недостаточной эффективности вследствие того, что в закрытой рабочей полости все рабочие камеры являются камерами сгорания, в каждой из них рабочий ход ротора осуществляется за два оборота вала, потому что за один оборот вала в каждой камере сгорания реализуются только два такта - «всасывание» и «сжатие», а для полного цикла работы камеры сгорания двигателя необходимо их повторение, чем и обусловлено наличие второй закрытой рабочей полости с ротором, это, в свою очередь, повлекло за собой усложнение конструкции за счет содержания в ней сложной системы газораспределения с механизмами кинематической связи.

Целью изобретения является повышение эффективности работы двигателя за счёт реализации роторного двигателя внутреннего сгорания с одним ротором без недостатков, указанных выше, простого по конструкции, надежного, экономичного, удобного в эксплуатации, недорогого, с более широкой областью применения.

Указанная цель достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, включающем корпус 1 с цилиндрической полостью; крышку 2; вал 3, закрепленный в корпусе по центру полости посредством подшипников с возможностью вращения; ротор 4 цилиндрической формы, эксцентрично закрепленный на валу 3; три подвижные заслонки 5, 6, 7, постоянно прижатые к ротору 4, разделяющие объем концентрического пространства на три рабочие камеры 8, 9, 10 с изменяющимся объемом при вращении вала 3, торцевые 11 и радиальные 12 уплотнения для герметизации камер, систему устройств подачи топлива в камеру сгорания, систему электронного зажигания, систему охлаждения, одна из трех рабочих камер 8 является камерой сгорания и содержит два воздушных канала 13, 14 с управляемым впускным устройством, каждая из двух других камер 9, 10 содержит воздушный канал 15, 16 с обратным клапаном и является камерой нагнетания, при этом камера сгорания 8 соединена через управляемые впускные устройства в каналах 13, 14, ресиверы 17,18 и обратные клапаны в каналах 15, 16 с камерами нагнетания 9, 10.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:

Фиг. 1 - Роторный двигатель внутреннего сгорания согласно изобретению в разрезе по оси вала.

Фиг. 2 - то же, что и на Фиг. 1, вид со стороны крышки (без крышки).

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит: корпус 1 (Фиг. 1) с цилиндрической полостью; крышку 2; вал 3, закрепленный в корпусе по центру полости посредством подшипников с возможностью вращения, ротор 4 цилиндрической формы, эксцентрично закрепленный на валу 3, три подвижные заслонки 5, 6, 7, постоянно прижатые к ротору 4 посредством пружин или других устройств, разделяющие объем концентрического пространства на три рабочие камеры 8, 9, 10 с изменяющимся объемом при вращении вала 3, торцевые 11 и радиальные 12 уплотнения для герметизации камер, систему устройств подачи топлива в камеру сгорания; систему электронного зажигания, систему охлаждения (не показаны). Одна из трех рабочих камер 8 является камерой сгорания и содержит два воздушных канала 13, 14 с управляемым впускным устройством (не показаны). Каждая из двух других камер 9, 10 содержит воздушный канал: камера 9 - канал 15, камера 10 - канал 16 с обратным клапаном (не показаны) и является камерой нагнетания, при этом камера сгорания 8 соединена через управляемые впускные устройства в каналах 13, 14, ресиверы 17, 18 и обратные клапаны в каналах 15, 16 с камерами нагнетания 9, 10. В камере сгорания 8 канал для вытеснения отработавшего газа оснащен управляемым выпускным устройством (не показано), в качестве которого, как вариант, может быть использован электромагнитный клапан высокого давления, при этом к каналу должен быть присоединен воздуховод, обеспечивающий охлаждение отработавшего газа до допустимой для клапана температуры. В качестве управляемых впускных устройств, как вариант, могут быть использованы электромагнитные клапаны.

Устройство содержит два противовеса для балансировки (не показаны). Один из них жестко закреплен на конце вала 3, выступающего за корпус 1, другой жестко закреплен на отдельном валу, который размещен в полости крышки 2 и закреплен в ней по центру посредством подшипников с возможностью вращения, при этом кривошип вала 3, выступающий в полость крышки, служит поводком. Радиальные 11 и торцевые 12 уплотнения могут быть одно-, двух-, трех- и многорядными.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 3 (Фиг. 1) двигателя положение ротора 4 в полости корпуса 1 изменяется: в рабочих камерах 8, 9, 10 (Фиг.2). При этом последовательно чередуются процессы разрежения и сжатия. В камерах нагнетания 9, 10 происходит соответственно всасывание воздуха через всасывающие клапаны и нагнетание его через воздушные каналы 15, 16 с обратным клапаном: из камеры нагнетания 9 - в ресивер 17, из камеры нагнетания 10 - в ресивер 18.

В камере сгорания 8 процессы вытеснения отработавшего газа и заполнение её сжатым воздухом перед впрыском топлива обеспечиваются камерами нагнетания 9, 10 посредством ресиверов 17, 18, впускных и выпускных устройств.

Исходное положение (условно): рабочий ход завершен, ротор 4 (Фиг. 2) расположен внизу; камера сгорания 8 заполнена отработавшим газом под остаточным давлением; ресивер 18 заполнен сжатым воздухом до рабочего давления. Ресивер 17 находится в процессе заполнения сжатым воздухом; камера нагнетания 9 - в процессе сжатия воздуха; камера нагнетания 10 - в процессе всасывания воздуха.

Запуск двигателя производят путем вращения вала 3 с помощью стартера или вручную. При вращении вала 3 по часовой стрелке в камере сгорания 8 открываются канал для вытеснения отработавшего газа и управляемое впускное устройство в канале 14. При этом сжатым воздухом из ресивера 18 производится продувка камеры сгорания 8 с удалением отработавшего газа; канал для вытеснения отработавшего газа и управляемое впускное устройство в канале 14 из ресивера 18 закрываются. Открывается управляемое впускное устройство в канале 13 из ресивера 17, происходит заполнение камеры сгорания 8 сжатым воздухом, впускное управляемое устройство в канале 13 из ресивера 17 закрывается. При дальнейшем повороте вала 3 завершается процесс сжатия воздуха в камере сгорания 8 с впрыском топлива, воспламенение рабочей смеси, сгорание смеси с повышением давления, в результате чего осуществляется рабочий ход ротора 4 с передачей крутящего момента на вал 3 двигателя за счет эксцентриситета. Далее происходит повторение цикла работающего двигателя с использованием инерции.

Полный цикл работы двигателя осуществляется за один оборот вала. При вращении вала 3 ротор 4 благодаря возможности свободного вращения вокруг собственной оси как бы обкатывается по диаметру полости с некоторым проскальзыванием относительно заслонок и примыкающих к его торцам поверхностей, что значительно снижает скорость скольжения уплотнений по примыкающим поверхностям, что, в свою очередь, снижает их износ, повышает КПД, повышает надежность устройства и увеличивает технический ресурс двигателя.

Например, при диаметре полости 300 мм и диаметре ротора 260 мм скорость скольжения снижается в 7,5 раза, а при меньшей разнице в диаметрах - ещё больше.

Изобретение может найти применение в моторостроении, так как может быть взято за основу для создания однороторного двигателя внутреннего сгорания с одной камерой сгорания, с циклом, осуществляющимся за один оборот вала.

Конструкция двигателя на базе предлагаемого устройства позволяет компоновать приводы из двух и более двигателей, что расширяет область его применения.

Двигатель может найти применение в автомобильной промышленности, авиационной промышленности, судостроении, бытовой технике и многих других отраслях.

Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус 1 с цилиндрической полостью, крышку 2, вал 3, закрепленный в корпусе по центру полости посредством подшипников с возможностью вращения, ротор 4 цилиндрической формы, эксцентрично закрепленный на валу 3, три подвижные заслонки 5, 6, 7, постоянно прижатые к ротору 4, разделяющие объем концентрического пространства на три рабочие камеры 8, 9, 10 с изменяющимся объемом при вращении вала 3, торцевые 11 и радиальные 12 уплотнения для герметизации камер, систему устройств подачи топлива в камеру сгорания, систему электронного зажигания, систему охлаждения, отличающийся тем, что одна из трех рабочих камер 8 является камерой сгорания и содержит два воздушных канала 13, 14 с управляемым впускным устройством, каждая из двух других камер 9, 10 содержит воздушный канал 15, 16 с обратным клапаном и является камерой нагнетания, при этом камера сгорания 8 соединена через управляемые впускные устройства в каналах 13, 14, ресиверы 17, 18 и обратные клапаны в каналах 15, 16 с камерами нагнетания 9, 10.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению. Двигатель содержит компрессорный и расширительный отсеки, топливную систему с встроенными в камеру сгорания форсунками и свечу зажигания.

Изобретение относится к двигателестроению. Двигатель внутреннего сгорания содержит в корпусе несколько полых роторных секций двух типов технологического назначения: компрессорную роторную секцию и силовую роторную секцию.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с объемом цилиндрической формы, ограниченной с торцов боковыми крышками.

Изобретение относится к двигателестроению. Двухсекционный роторный двигатель внутреннего сгорания содержит статорный блок с двумя цилиндрическими полостями.

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к роторным двигателям. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-компрессорный двигатель внутреннего сгорания содержит компрессор, двухроторный винтовой двигатель, систему газораспределения, питания, охлаждения, смазки и управления. Впуск, сжатие воздуха и выпуск отработанных газов осуществляются одновременно с рабочим ходом. Камера сгорания постоянно соединена с рабочей полостью двигателя. Перед входом в камеру сгорания установлен вращающийся газораспределительный барабан с несколькими симметрично расположенными по окружности его цилиндрической поверхности воздушными каналами. Через воздушные каналы в камеру сгорания подается свежий воздух. Форсунки расположены в стенках камеры сгорания. Из форсунок в каждую порцию поступающего воздуха впрыскивается топливо. Образующаяся горючая смесь воспламеняется от системы зажигания. Система зажигания автоматически отключается при установившемся пульсирующем режиме горения топливной смеси. Процесс горения поддерживается за счет свежих порций горючей смеси. Горючая смесь образуется непосредственно в камере сгорания и воспламеняется от ее высокой температуры. Изобретение направлено на создание двигателя внутреннего сгорания с непрерывно пульсирующим горением топливной смеси. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, ведущий вал с передним зубом, задним зубом и перегородкой между ними, передний и задний ведомые валы с шиберами, имеющими впадину для зуба. Корпус разделен на переднюю и заднюю секции с поворотом передней секции относительно задней секции вокруг оси ведущего вала в направлении его вращения на угол 135°. Напротив сжимающейся камеры в передней секции возле зуба расположено в перегородке входное отверстие канала, который выходит в расположенное в средней части перегородки радиально направленное клапанное отверстие. В середине угла разворота секций на удаленном с одной стороны от линии пересечения цилиндрических поверхностей передней секции расстоянии, равном сумме ширин уплотнения и входного отверстия канала, и на удаленном с другой стороны от линии пересечения цилиндрических поверхностей задней секции расстоянии, равном ширине уплотнения, расположена в корпусе предназначенная для контактов свечи и камеры сгорания сегментная выточка. Конец сегментной выточки расположен напротив середины перегородки для сообщения с клапанным отверстием канала при нахождении последнего напротив ее. Напротив краев перегородки в корпусе расположены канавки с уплотнительными кольцами. Передняя по ходу вращения ведущего вала кромка вершины зуба в передней секции и задняя кромка вершины зуба в задней секции расположены на одной линии. Толщина каждого зуба равна сумме ширин уплотнения, входного отверстия канала, сегментной выточки. Изобретение направлено на повышение эффективности двигателя. 7 ил.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус двигателя с являющимся его частью рабочим кольцом и рабочими камерами, образованными рабочими полостями. В рабочих полостях параллельно на валу установлены ротор компрессора и ротор турбины. Ротор компрессора встроен внутри рабочего кольца между боковыми щеками. На внешней поверхности ротора компрессора выполнены пазы. В пазах установлены внешние и внутренние уплотняющие кольца. Наружный диаметр колец равен диаметру ротора компрессора. Внешние уплотняющие кольца установлены с возможностью перемещения параллельно валу двигателя и имеют с одной стороны плоские поверхности, прижимающиеся к плоским поверхностям боковых щек, и с другой противоположной стороны имеют клиновидные поверхности, скошенные в сторону боковых щек. Внутренние уплотняющие кольца установлены с возможностью радиального перемещения и имеют с одной стороны плоские поверхности, прижимающиеся к поверхностям пазов ротора компрессора, и с другой противоположной стороны имеют клиновидные поверхности, скошенные в противоположную сторону от боковых щек под тем же углом, что и клиновидные поверхности внешних уплотняющих колец. Внешние уплотняющие кольца снабжены выступами, расположенными внутри отверстий ротора компрессора. Изобретение направлено на повышение мощности и экономичности двигателя. 5 ил.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторный двухкамерный двигатель внутреннего сгорания содержит ротор, разделительные колеса и шестерни сопряжения, расположенные в неподвижном статоре-картере с впускными, выпускными отверстиями и камерой сгорания. Ротор состоит из двух рабочих колес цилиндрической формы на одном валу. Камера сгорания расположена между этими колесами и за счет формы рабочих колес камера сгорания периодически перекрывается для работы двигателя. Рабочие колеса представляют из себя два сегмента цилиндра разного диаметра, оси которых совмещены с осью вала ротора. Разделительные колеса имеют форму из двух сегментов цилиндров разного диаметра с общей осью, поверхность большего из которых катится по поверхности меньшего сегмента цилиндра рабочего колеса ротора. Диаметр большего сегмента цилиндра разделительных колес равен диаметру меньшего сегмента цилиндра рабочих колес. Изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение надежности, моторесурса, удельной мощности и КПД двигателя. 4 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к роторному двигателю внутреннего сгорания. Двигатель выполнен с внешней камерой сгорания, с возможностью применения паровой фазы и работы на углеводородном топливе или на водородно-кислородной смеси. Двигатель представляет собой корпус, состоящий из секции мотора, секции компрессора и секции связующих шестерен. Шестерни жестко посажены на соответствующие им валы. Секции мотора и компрессора имеют сходные по конструкции роторы, расположенные с зазором к корпусу и между собой. Малый ротор представляет собой цилиндр с полостью и выполняет роль золотника между камерой сгорания и каналом, предназначенным для пропуска горячих газов от камеры сгорания в область вращения ротора, представляющего собой цилиндр с лопастями. Двигатель имеет системы: подачи воды, воздуха в камеру сгорания, впрыска топлива, воспламенения топливной смеси, отвода выхлопных газов, смазки подшипников и шестерен, а также систему охлаждения корпуса и роторов. Компрессор расположен на том же валу, что и секция мотора. Компрессор нагнетает воздух в камеру сгорания. Камера сгорания выполнена с непосредственным впрыском топлива, воспламеняемого от свечи зажигания. Канал в малом роторе секции мотора используется при газораспределении в зависимости от такта работы двигателя в качестве проводника либо рабочего тела, либо выхлопных газов. Техническим результатом является повышение эффективности двигателя. 14 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Роторная машина включает рабочую ступень. Рабочая ступень содержит корпус с патрубками и установленный в нем на валу с возможностью вращения ротор. Ротор имеет винтовые многозаходные рабочие каналы. Рабочие каналы плотно перекрыты корпусом и расположенными перпендикулярно ротору вращающимися заслонками. Ступени на валу закреплены попарно с размещением в центре зоны высокого давления или разрежения. Заслонки выполнены гибкими из пакетов упругих жаростойких листов с антифрикционными износостойкими покрытиями или прокладками. Техническим результатом является увеличение производительности и мощности, упрощение конструкции машины, а также обеспечение компенсации осевых усилий. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Машина предназначена как для преобразования разницы давления газообразных либо жидких сред во вращение вала, так и для преобразования вращения вала в давление этих сред. Машина включает корпус с торцевыми крышками, поршень и два вала с одинаковыми и равнонаправленными эксцентриками. Поршень имеет вид разомкнутого сплющенного кольца с закруглением мест разъединения, концы которого по внутренней кромке направлены параллельно друг другу, расположены на разном уровне и с наложением одного конца поршня на другой с разделением их выступом корпуса. Поршень имеет цилиндрические отверстия для эксцентриков валов. Полость корпуса по форме подобна поршню, больше его на два расстояния смещения центра эксцентрика от центра вала, огибает выходящий из корпуса выступ с расширением на конце и являющийся единым с корпусом. Двигатель внутреннего сгорания включает две машины. Первая машина служит компрессором. Вторая машина после получения избыточного давления газов из камеры сгорания приведет во вращение валы механизмов. Камера сгорания отделена от полостей машин управляемыми клапанами. Техническим результатом является уменьшение удельной массы, упрощение конструкции и увеличение КПД машины и двигателя. 2 н.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к роторно-поршневому двигателю, включающему в себя ступень сжатия, ступень расширения, а также камеру воспламенения для воспламенения и сжигания рабочего газа. Ступень (2) сжатия имеет вращающийся рабочий поршень для сжатия рабочего газа. Ступень (3) расширения имеет вращающийся рабочий поршень для расширения рабочего газа. Камера воспламенения выполнена с возможностью сообщения со ступенью (2) сжатия и/или со ступенью (3) расширения в регулируемом диапазоне угла поворота соответствующего рабочего поршня. Техническим результатом является повышение мощности двигателя. 8 з.п. ф-лы, 39 ил.

Изобретение относится к конструкции двигателя внутреннего сгорания. Двигатель включает корпус и планетарный зубчатый механизм. Корпус имеет круговую рабочую полость с каналами впускными, выпускными и перетока. Планетарный зубчатый механизм содержит по меньшей мере два рабочих вала, по меньшей мере одно центральное неподвижное зубчатое колесо, концентричный рабочим валам выходной вал, шатуны. Рабочие валы соосны круговой поверхности рабочей полости и оснащены с одной стороны лопастными поршнями и с другой стороны рычагами. Центральное неподвижное зубчатое колесо соосно поверхности рабочей полости и рабочим валам. Выходной вал имеет эксцентрик. На эксцентрике установлено водило с планетарным зубчатым колесом. Шатуны шарнирно соединяют водило и рычаги обоих рабочих валов. Закрепленное на водиле планетарное зубчатое колесо имеет внутреннее зацепление с центральным неподвижным зубчатым колесом с внешним зацеплением с передаточным отношением i=(n+1)/n, (где n=2, 3, 4, 5 ... - ряд целых чисел), где n равно количеству лопастных поршней, установленных на каждом рабочем валу. Каналы перетока примыкают к рабочей полости и соединяют ее компрессорную и расширительную части. Техническим результатом является повышение экономичности двигателя. 2 з.п. ф-лы, 36 ил.

Изобретение относится к роторному двигателю, содержащему роторный узел сжатия воздуха и силовой роторный узел. Силовой роторный узел выполнен с возможностью движения скоординированно с роторным узлом сжатия воздуха. Роторные узлы содержат внешний и внутренний роторы. На внешней периферии каждого внутреннего ротора выполнены вогнутые дугообразные поверхности. Впускной канал и газонаправляющий канал роторного узла сжатия воздуха выполнены на полом стержне во внутреннем роторе роторного узла сжатия воздуха. На каждой вогнутой дугообразной поверхности внутреннего ротора роторного узла сжатия воздуха выполнено отверстие, сообщающееся соответственно с впускным каналом и газонаправляющим каналом при вращении внутреннего ротора роторного узла сжатия воздуха вокруг полого стержня. Газоподающий канал и выпускной канал силового роторного узла выполнены на полом стержне во внутреннем роторе силового роторного узла. На каждой вогнутой дугообразной поверхности внутреннего ротора силового роторного узла выполнено отверстие, сообщающееся соответственно с газоподающим каналом и выпускным каналом при вращении внутреннего ротора силового роторного узла вокруг полого стержня. Техническим результатом является повышение эффективности двигателя. 4 н. и 36 з.п. ф-лы, 21 ил.
Наверх