Двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: роторные двигатели внутреннего сгорания, позволяет повысить их крутящий момент и может быть использовано в различных машиностроительных отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: двигатель содержит корпус в виде обечайки (1) и ротор (2) с. четырьмя лопастями (3). В лопастях (3) выполнены камеры сгорания (4) -в виде цилиндров с распылителями (6) и свечой зажигания (8). Продукты сгорания из камер (4) через щелевые сопла 05) выбрасываются в камеры (9) низкого давления и далее через щели (10) в полой оси ротора удаляются в атмосферу; В результате возникает реактивный крутящий момент, поддерживающий вращение ротора (2). 2 ил., 1табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 В 53/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР " Цаги

ВТЕК НО.

Б И ЛИ йС

Ист ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОЭ

Q3

6д

Ос

ЬЭ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4788554/06 (22) 05.02.90

I (46) 15.05.93. Бюл. й. 18. (75) Ю.IO.Àïèâàóñêàñ (56} Анохин В.И. Отечественные автомобили. M.:,Ìàøèíîñòðîåíèå, 1968, с. 27.

Патент США М 4229938, кл. 60/39, 34, опублик. 1980. (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Использование: роторные двигатели внутреннего сгорания, позволяет повысить их крутящий момент и может быть испольЯ2 1815362 А1 зовано в различных машиностроительных отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: двигатель содержит корпус в виде обечайки (1) и ротор (2) с. четырьмя лопастями (3), В лопастях (3) выполнены камеры сгорания (4).в виде цилиндров с распылителями (6) и свечой зажигания (8) °

Продукты сгорания из.камер (4)-через щелевые сопла (5) выбрасываются в камеры (9) низкого давления и далее через щели (10) в полой оси ротора удаляются в атмосферу; В результате возникает реактивный крутящий момент, поддерживающий вращение ротора(2). 2 ил., 1 табл.

1815362

Wc=4 3 1,380662 10 п Дио К 2 10 К 6.022045 10 ноп = 1321 4 мго.

28.57 10 о кг/моп

Изобрзтение относится к двигателям, а именно к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано для снабжения им средств передвижения.

Целью изобретения является повышение эффективности работы двигателя за счет увеличения максимального крутящего момента.

На фиг,1 и 2 показаны поперечный и продольный разрезы предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1, ротор 2 (фиг.1, 2) с четырьмя лопастями 3, содержащими цилиндрические камеры 4 сгорания с выходными соплами 5, противоположно которым расположены распылители 6 топлива, подсоединенные к карбюратору 7, а рядом с ними вмснтированы свечи 8 зажигания; камеру 9 низкого давления с выходными отверстиями 10 в полой оси 11 ротора; компрессор 12.

Устройство работает следующим образом.

В карбюраторе 7 образовавшуюся смесь при оомощи компрессора 12 через распылители топлива 6 подают в камеры сгорания 4. Свечи зажигания 8 инициируют возгорание смеси в исходный момент рабаты двигателя, а затем отключаются, так как процесс горения смеси происхо,йит непрерывно, При этом, за счет повышения темпеоатуры и объема продуктов сгорания топлива, резко повышается давление в камере 4 сгорания. Избыток газа под большим давлением через выходные сопла 5 удаляется в камеру 9 низкого давления (которая как минимум в 10 раз больше камеры 4), при атом заставляя вращаться лопасти 3 ротора . Газ из камеры 9 низкого давления через выходные отверстия 10 в.полой оси 11 ротора удаляется из системы.

Распылители 6 топлива в устройстве расположены противоположно выходным соплам 5 для того, чтобы процессу расширения газа при сгорании придать четкую динамическую направленность к соплам 5, что способствует увеличению вращательного момента ротора 2. Для этой же цели распылители 6 топлива выполнены продольными параллельно оси цилиндрической камеры 4 сгорания. Это обеспечивает равномерность процесса горения по всему объему камеры

4.

Свечи 8 зажигания вмонтированы рядом с распылителями 6 для того, чтобы инициировать возгорание топлива в исходный момент его поступления в камеру 4.

Наибольший крутящий момент двигателя ЗИЛ-130 равен 40 кГм, что соответствуе

5 расходу топлива 240 г/л с ч и мощности 129 л с. Следовательно расход топлива за одну секунду составляет:

240 х 120: 3600 = 8 r/c

Так как двигатель восьмицилиндровый, 10 то в одном цилиндре расход топлива 1 г/с.

Средняя скорость движения молекул газа (ч) определяется по формуле

0 =и/З т/m.

15 где m — масса молекулы, кг;

k — постоянная Больцмана;

Т вЂ” абсолютная температура, С.

Бензин состоит из углеводородов в пределах от С5Н

M сун)в = 100 г/Mofl.

Среднее парциальное давление паров

25 бензина в карбюраторной смеси с воздухом составляет 1:9. Мвоздуха = 29 гlмол. Следовательно средний граммолекулярный вес смеси будет:

Мс61еси = 0,1 х 100+ 0,9 х 29 = 36,1 гlмол.

При горении карбюраторной смеси происходит химическая реакция:

С7Н15+ 1102 = 7COz+ 8Н20

Следовательно в качестве выхлопных газов будет выбрасываться С02, пары НгО и

N2 воздуха.

Мсо2 = 44 г/мол; М н о = 18 г/мол

Ми = 28 г/мол, Так как азот в воздухе по объему составляет 78%, а кислород 21, то согласно фор40 муле сгорания смеси средний молекулярный вес выхлопных газов будет:

Мвых.газ = (11 х — х 28+ 7 х 44+ 8 х 18)

78

21

: (40,86 + 7 + 8) = 28,57 гl мол

Температура сгорания смеси достигает

2000 К (1, с, 31), следовательно скорость передвижения молекул выхлопного газа, что является скоростью рабочего тела в сечение сопла (N/<) будет:

Если средний граммолекулярный вес смеси 36,1 г, то при расходе топлива 1 г/с, расход горючей смеси будет 3,61 r/с.

Рабочий объем цилиндров двигателя

55 ЗИЛ-130 6 л. Следовательно одного цилиндра:

1815362

6/8 = 0,75 л = 0,75 10 з м

Такой объем газа (при давлении 30 кГ/см2 (29,4 10 Нlм )} в перерасчете в объем при атмосферном давлении (1,15 кГ/см = 1,13 10 Н!м ) составит:

0,75 10 м ° 30 кГ/см: 1,15 кГ/см

=19,6 10 м

Учитывая увеличение объема газа в процессе сгорания смеси, согласно формуле, описывающей происходящую химическую реакцию, и присутствие азота, объем выхлопного газа при атмосферном давлении составит:

19 6 10 з мз 11 х 78/21 +7+8

1+11+11 х78 21

=20,7 10 м

Учитывая, что за 1 секунду происходит

33 оборота, объем составит.

20,7 10 м х33 = 683,1 10 м

Площадь выходного сечения сопла должна обеспечить соответствие входного и выходного количества материала. Следовательно сопла должна быть таким, чтобы за

1 секунду через него удалилось 0,6831 мз газа со скоростью 1321,4 м/с, что составит:

0,6831 м /с. 1321,4 м/с =5,2 10 5м2

Сила, с которой реактивный двигатель воздействует на аппарат, определяется «о формуле:

P = m с + Fc (Pc — Pn) где m — массовый расход рабочего тела за 1 сек;

Ф4 — скорость рабочего тела в сечение сопла;

F — площадь выходного сечения сопла;

Р— давление газов в сечение сопла;

P I> — давление окружающей среды.

Следовательно сила тяги одной рабочей емкости предлагаемого устройства составляет

Р = 3 61 10 кг 1321,4 м/с+ 52 10 (29,4 — I;13) 10 = 1475 Н

Восьми (аналогично двигателю ЗИЛ130) рабочих емкостей:

1475 Н х 8 = 11800 Н = 1204 кГ

Тогда наибольший крутящий момент:

1204 кГ х 0,095 м = 114,38 кГм

4ц

Принимая средний для двигателей внутреннего сгорания коэффициент полезного действия 0,45, реальный крутящий момент предлагаемого двигателя составит:

114,38 кГм х 0,45 = 51,5 кГм что на 28,75/, превышает аналогичный показатель прототипа.

В приведенных расчетах пренебрежено примесями, находящимися в воздухе (инертными газами, влагой) и другими несущественными факторами, в одинаковой мере воздействующими на анализируемые двигатели и поэтому не препятствующими их достоверному сопоставлению.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий карбюратор, корпус в виде обечайки, в котором установлен ротор с полой осью и с лопастью, в последней выполнена камера сгорания с тангенциально направленным выходным соплом и с установленными в камере сгорания распылителем топлива и свечой зажигания, причем между обечайкой, осью и лопастью расположена камера низкого давления, имеющая выходныеотверстия,отл ича ющийся тем, что, с целью повышения эффективности путем увели .ения максимального момента он дополнительно снабжен тремя лопастями с камерами сгорания, все камеры сгорания выполнены в виде цилиндров, параллельных оси ротора, их выходные сопла образованы щелями между задней их стенкой и обечайкой, распылители топлива выполнены непрерывного действия, установлены напротив сопл вдоль линии, параллельной оси ротора, камера низкого давления разделена лопастями на отсеки,.объем каждого из которых как минимум на порядок превышает объем камеры сгорания, а выходные отверстия выполнены в виде щелей в полой оси ротора, посредством которых полость оси сообщена с каждым отсеком, причем передняя и задняя стенки каждой лопасти выполнены соответственно вогнутой и выпуклой с радиусом кривизны, равным внутреннему радиусу обечайки.

1815362

Прототип (двигателя ЗИЛ-130) Пример

Единицы измереПоказатель

Предлагаемое устройство ния

3,61 10

Расход топлива(Ф) Скорость рабоче-.

3,61 10з кг/с м/с

1321,4 го тела в сечение сопла Щ)

Площадь выход52 105 ного сечения сопла (Fc) Давление газов (Р@в сечение со29,4 105

29,4 10

„/ г

Давление скружающей среды (Рп) Рабочий объем

Н/м2

0,75 10

0,75 10 цилиндра

Плечо инициирующего вращательного движения

Наибольший крутящий момент двигателя

0,095

0,095 кГм

51,5

Составитель Ю.Алишаускас

Техред М.Моргентал Корректор Т.Вашкович

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1622 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5