Шеститактный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкции шеститактного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить эффективный КПД двигателя, снизить шум при выхлопе продуктов сгорания, а также обеспечить нейтрализацию токсичных компонентов продуктов сгорания. Двигатель содержит блок-секцию, снабженную камерой сгорания, впускным и выпускным окнами. В блок-секции с возможностью вращения установлен ротор-поршень и вал, кинематически связанные между собой, а также свеча зажигания, размещенная в камере сгорания. Дополнительная свеча зажигания и форсунка для впрыска нейтрализующей рабочей смеси установлены с возможностью образования дополнительной камеры сгорания при вращении ротора-поршня. Форсунка для впрыска нейтрализующей рабочей смеси и дополнительная свеча зажигания установлены между свечой зажигания, размещенной в камере сгорания, и выпускным окном. 7 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к конструкции шеститактного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Известен шеститактный ДВС, содержащий блок, в котором установлены цилиндро-поршневая группа, кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, головку блока (см. заявку РСТ, WO 95/32360, МПК⁶ F 02 В 75/02).

Недостатками данной конструкции являются существенные механические и тепловые потери, возникающие вследствие возвратно- поступательного движения поршня на пятом и шестом тактах рабочего цикла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является четырехтактный роторно-поршневой ДВС, содержащий блок-секцию, снабженную камерой сгорания, впускным и выпускным окнами, установленные в блок-секции с возможностью вращения ротор-поршень и вал, кинематически связанные между собой. В камере сгорания размещена свеча зажигания (см. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. - Под. ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - М.: Машиностроение, 1980, с. 261-265).

Недостатками этого роторно-поршневого ДВС является низкий коэффициент полезного действия (КПД) двигателя вследствие неполного сгорания топлива, выпуска из цилиндра отработавших газов, обладающих высокой температурой и энергией, отсутствие нейтрализации токсичных компонентов и повышенный шум при выхлопе продуктов сгорания из двигателя с большой начальной скоростью.

Сущность изобретения состоит в том, что в шеститактный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок-секцию, снабженную камерой сгорания, впускным и выпускным окнами, установленные в блок-секции с возможностью вращения ротор-поршень и вал, кинематически связанные между собой, а также свеча дожигания, размещенная в камере сгорания, введены установленные с возможностью образования дополнительной камеры сгорания при вращении ротор-поршня форсунка для впрыска нейтрализующей рабочей смеси и дополнительная свеча зажигания. При этом форсунка для впрыска нейтрализующей рабочей смеси и дополнительная свеча зажигания установлены между свечой зажигания, размещенной в камере сгорания, и выпускным окном.

Техническим результатом является повышение эффективного КПД двигателя, обеспечение нейтрализации токсичных компонентов продуктов сгорания и снижение шума при выхлопе продуктов сгорания.

Повышение эффективного КПД двигателя и снижение шума при выхлопе достигаются путем использования на пятом такте остаточной энергии продуктов сгорания и частиц несгоревшей рабочей смеси вследствие введения установленных с возможностью образования дополнительной камеры сгорания при вращении ротор-поршня форсунки для впрыска нейтрализующей рабочей смеси и дополнительной свечи зажигания.

Обеспечение нейтрализации токсичных компонентов продуктов сгорания достигается путем воздействия нейтрализующей рабочей смеси, впрыскиваемой соответствующей форсункой, на продукты сгорания.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение шеститактного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, впуск рабочей смеси; на фиг. 2 - то же, сжатие рабочей смеси; на фиг. 3 - то же, воспламенение рабочей смеси, на фиг. 4 - то же, первый рабочий ход; на фиг. 5 - то же, сжатие продуктов сгорания; на фиг. 6 - то же, впрыск нейтрализующей рабочей смеси и воспламенение; на фиг. 7 - то же, второй рабочий ход.

Шеститактный роторно-поршневый ДВС содержит блок-секцию 1 с впускным 2 и выпускным 3 окнами. В блок-секции 1 установлены с возможностью вращения вал 4 и ротор-поршень 5, кинематически связанные между собой посредством зубчатой передачи, свеча зажигания 6, размещенная в камере сгорания, образованной в блок-секции 1, дополнительная свеча зажигания 7 и форсунка 8 для впрыска нейтрализующей рабочей смеси, обеспечивающие совершение рабочих тактов двигателя. Форсунка 8 для впрыска нейтрализующей рабочей смеси и дополнительная свеча зажигания 7 установлены с возможностью образования дополнительной камеры сгорания при вращении ротор-поршня 5 между свечой зажигания 6 и выпускным окном 3. Кроме этого, на чертеже обозначены грани AB, BC, AC ротор-поршня 5, составляющие с внутренней поверхностью блок-секции 1 рабочие объемы двигателя.

Работа шеститактного роторно-поршневого ДВС осуществляется следующим образом.

На первом такте рабочий объем, заключенный между гранью BC и внутренней поверхностью блок-секции 1 (см. фиг. 1), заполняется через впускное окно 2 рабочей смесью. При этом выпускное окно 3 перекрыто вершиной С грани BC ротор-поршня 5. На втором такте (см. фиг. 2) производится сжатие рабочей смеси гранью BC вследствие уменьшения рабочего объема между гранью BC и внутренней поверхностью блок-секции 1. В конце второго такта (см. фиг. 3) осуществляется воспламенение рабочей смеси свечой зажигания 6. Вследствие горения рабочей смеси происходит быстрый рост температуры и давления, воздействующих на грань BC, поворачивающих ротор-поршень 5, в результате чего совершается первый рабочий ход (см. фиг. 4), т.е. третий такт цикла работы двигателя. На четвертом такте (см. фиг. 5) вследствие вращения ротор-поршня 5 и уменьшения рабочего объема между гранью BC и внутренней поверхностью блок-секции 1 осуществляется сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшей рабочей смеси. В конце четвертого такта при подходе грани BC к форсунке 8 и к дополнительной свече зажигания 7 через форсунку 8 впрыскивается нейтрализующая рабочая смесь, а свечой 7 производится воспламенение рабочей смеси, сформированной из продуктов сгорания, частиц несгоревшей рабочей смеси и нейтрализующей рабочей смеси.

На пятом такте (см. фиг. 6) в результате взаимодействия продуктов сгорания с нейтрализующей рабочей смесью и воспламенения свечой 7 происходит рост давления между гранью BC и внутренней поверхностью блок-секции 1, в результате чего ротор- поршень 5 поворачивается и совершает второй рабочий ход.

На шестом такте при дальнейшем вращении ротор-поршня 5 (см. фиг. 7) его вершиной С открывается выпускное окно 3 и отработавшие газы выбрасываются в атмосферу.

Таким образом, предложенная конструкция шеститактного роторно-поршневого ДВС позволяет повысить эффективный КПД двигателя, уменьшить токсичность продуктов сгорания и снизить шум при их выхлопе.

Формула изобретения

Шеститактный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок-секцию, снабженную камерой сгорания, впускным и выпускным окнами, установленные в блок-секции с возможностью вращения ротор-поршень и вал, кинематически связанные между собой, а также свеча зажигания, размещенная в камере сгорания, отличающийся тем, что в него введены установленные с возможностью образования дополнительной камеры сгорания при вращении ротора-поршня форсунка для впрыска нейтрализующей рабочей смеси и дополнительная свеча зажигания, при этом форсунка для впрыска нейтрализующей рабочей смеси и дополнительная свеча зажигания установлены между свечой зажигания, размещенной в камере сгорания, и выпускным окном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7