Роторный гидрофицированный двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель снабжен обратным клапаном, установленным во впускном канале, вкладыши выполнены с радиально профилированной поверхностью, каналами и размещенными в них средствами регулирования в виде клапана, и установлены между ротором и корпусом с возможностью образования первого и второго рабочих объемов. При этом один из вкладышей выполнен с двумя каналами, а другой - с одним. Рабочий цилиндр соединен с рабочими объемами через впускной и выпускной жидкостные каналы и каналы первого вкладыша, а через канал второго - с выпускным каналом корпуса. Во впускном канале первого вклыдыша клапан выполнен обратным, а в выпускном - в виде управляемой поворотной заслонки. В двигателе поршень выполнен жидкостным, а рабочий цилиндр частично заполнен водой, служащей рабочей жидкостью. Объем рабочей жидкости в рабочем цилиндре равен первому рабочему объему, расположенному между впускным каналом корпуса и рабочим цилиндром, и меньше второго рабочего объема, расположенного между впускным каналом рабочего цилиндра и корпуса. В конструкции двигателя имеется возможность изменения соотношения объема рабочего цилиндра к объему кольцевого рабочего пространства, что позволяет изменить и достигать высокий КПД двигателя, а отсутствие трущихся частей и сложной кинематики, работающей при высокой температуре, обеспечивают двигателю высокую надежность в работе. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания.

Предлагаемый роторный гидрофицированный двигатель внутреннего сгорания снабжен обратным клапаном, установленным во впускном канале, вкладыши выполнены с радиально профилированной рабочей поверхностью, каналами и размещенными в них средствами регулирования в виде клапанов и установлены между ротором и корпусом с возможностью образования первого и второго рабочих объемов. При этом один из вкладышей выполнен с двумя каналами, а другой - с одним. Рабочий цилиндр соединен с рабочими объемами через впускной и выпускной жидкостные каналы и каналы первого вкладыша, а через канал второго - с выпускным каналом корпуса. Во впускном канале первого вкладыша клапан выполнен обратным, а в выпускном - в виде управляемой поворотной заслонки. В двигателе поршень выполнен жидкостным, а рабочий цилиндр частично заполнен водой, служащей рабочей жидкостью.

Объем рабочей жидкости в рабочем цилиндре равен первому рабочему объему, расположенному между впускным каналом корпуса и рабочим цилиндром, и меньше второго рабочего объема, расположенного между впускным каналом рабочего цилиндра и корпуса.

На чертеже показан двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель содержит корпус 1 с ушками 2 для крепления двигателя. В центре корпуса размещен вал 3, на котором закреплен ротор 4 двигателя. Между ротором и внутренней поверхностью корпуса расположено кольцевое рабочее пространство 5 прямоугольного сечения, в котором перемещается лопасть 6, установленная в пазу 7 ротора и поджатая пружиной 8.

Лопасть герметизирована с корпусом, ротором и вкладышами 9, 10 и 11, размещенными в кольцевом рабочем пространстве. Вкладыши имеют криволинейную радиально профилированную рабочую поверхность, по которым скользит лопасть 6. Вкладыш 9 имеет прямоугольное отверстие 12 для выброса рабочей жидкости (воды) в замкнутый контур, в котором она циркулирует. На входе этого отверстия установлен обратный канал 13. Через прямоугольный канал 14 патрубка 15 вода из замкнутого контура поступает в пространство V₁ в рабочем кольцевом пространстве 5. На выходе канала установлен обратный клапан 16. Во вкладыше 10 имеется прямоугольный канал 17, через который вода поступает в рабочий цилиндр 18, заполняя его полностью на объем V₂, оставляя незаполненным объем V₄ в пространстве 19. В этом объеме осуществляется сжатие горючей смеси и ее сжигание. На выходе канала 17 установлен обратный клапан 20.

Горючая смесь образуется подачей форсункой через отверстие 21, камеру 22 топлива (керосин, дизельное топливо и т. д. ) и через канал 23, клапан 24 в крышке цилиндра 25 подается воздух. Давлением газа после сжигания горючей смеси вода из рабочего цилиндра через прямоугольный канал 26, заслонку 27 поступает в пространство V₃ кольцевого рабочего пространства 5, из которого вода лопастью выбрасывается в замкнутый контур циркуляции воды. Заслонка открывается упором 28, открытие и закрытие которого управляется распределительным механизмом, установленным с внешней стороны корпуса двигателя. К торцу вкладыша 29 управляемая заслонка 27 поджимается пружиной 30, расположенной между заслонкой и кольцом 31.

К торцу корпуса 1 закреплены боковые крышки 32 и 33. Положение вкладыша 9 и кольцевом пространстве 5 позволяет изменять соотношение объемов V₁ и V₂ относительно объема V₃, обеспечивая соответственно изменение степени сжатия горючей смеси, КПД и мощность двигателя.

Роторный двигатель работает следующим образом.

При вращении ротора 4 против часовой стрелки рабочая лопасть 6, пройдя вкладыши 9, попадает в рабочую полость V₁ кольцевого пространства 5, где находится рабочая жидкость - вода, поступившая туда из соответствующей емкости через патрубок 15 с прямоугольным каналом 14 и обратным клапаном 16. Двигаясь дальше через прямоугольный канал 17 и обратный клапан 20 загоняет воду в рабочий цилиндр 18 с объемом жидкости V₂, равным объему V₁, поддавливается в пространстве 19 воздух, подаваемый насосом (на чертеже не показан), до требуемой степени сжатия.

Воздух поступает через отверстие 23 и клапан 24, управляемый распределительным механизмом, расположенным на внешней стороне корпуса двигателя. Когда лопасть 6 пройдет канал 17, произойдет вспрыскивание, воспламенение и горение топлива. Когда лопасть пройдет вкладыш 11, под действием пружины 8 лопасть выдвигается на полную длину, до ее упора о внутреннюю поверхность корпуса. Приводной внешний распределительный механизм (на чертеже не показан) в этот момент подымет упор 28 и откроет заслонку 27, и вода под давлением газов будет давить на лопасть, осуществляя рабочий ход двигателя. В конце рабочего хода открывается впускной клапан 24 и воздух от продувочного компрессора поступает в рабочий цилиндр 18. Происходит продувка и наполнение рабочего цилиндра свежей порцией воздуха.

Под действием газов лопасть, перемещаясь по рабочему кольцевому пространству, доходит до вкладыша 9 и скользит по криволинейной радиально профилированной рабочей поверхности вкладыша, утопляясь при этом в пазу ротора 4 до полного перекрытия кольцевого пространства. При таком движении лопасть выталкивает воду и отработанные газы через обратный клапан 13 и канал 12 в емкость, расположенную с внешней стороны двигателя. Из емкости выхлопные газы уходят в атмосферу, а жидкость подается в замкнутый контур, включающий в себя двигатель с его входными и выходными патрубками. Когда лопасть подойдет к обратному клапану 13 заканчивается продувка, клапан 24 будет закрыт, заслонка 27 под действием пружины будет поджата к торцу вкладыша 29, а упор 28 займет свое нижнее, исходное положение и рабочий цикл двигателя повторится.

В конструкции роторного гидрофицированного двигателя имеется возможность изменения соотношения объема рабочего цилиндра к объему кольцевого рабочего пространства, что позволяет изменять и достигать высокий КПД двигателя, а отсутствие трущихся частей и сложной кинематики, работающей при высокой температуре, обеспечивает двигателю высокую надежность в работе.

Формула изобретения

1. РОТОРНЫЙ ГИДРОФИЦИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий полый неподвижный корпус с впускными и выпускными каналами, вкладышами и боковыми крышками, установленными по его торцам, соосно размещенный в его рабочей полости цилиндрический ротор с подпружиненной лопастью, помещенной в пазу ротора с возможностью образования совместно с корпусом и ротором изменяемых рабочих объемов, рабочий цилиндр с камерой сгорания и поршнем, установленный жестко на корпусе вне рабочей полости и связанный с ней впускным и выпускным жидкостными каналами со средствами их регулирования, отличающийся тем, что снабжен обратным клапаном, установленным во впускном канале, вкладыши выполнены с радиально профилированной рабочей поверхностью, каналами и размещенными в них средствами регулирования в виде клапанов, установлены между ротором и корпусом с возможностью образования первого и второго рабочих объемов, причем один из вкладышей выполнен с двумя каналами, а второй - с одним, рабочий цилиндр соединен с рабочими объемами через впускной и выпускной жидкостные каналы и каналы первого вкладыша и через канал второго - с выпускным каналом корпуса.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что во впускном канале первого вкладыша клапан выполнен обратным, а в выпускном - в виде управляемой поворотной заслонки.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что поршень выполнен жидкостным, а рабочий цилиндр частично заполнен водой, служащей рабочей жидкостью.

4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что объем рабочей жидкости в рабочем цилиндре равен первому рабочему объему, расположенному между впускным каналом корпуса и рабочего цилиндра, и меньше второго рабочего объема, расположенного между выпускным каналом рабочего цилиндра и корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1