Роторный двигатель внутреннего сгорания
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.
