РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02B55/14 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в различных энергетических установках.

Известен роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, ротор с тангенциально расположенными цилиндрами, жестко связанный с входным валом, направляющий элемент в виде пазов, расположенных на боковых крышках корпуса, поршни со штоками и образованием камер сгорания, приводимые в действие направляющим элементом [1]
Недостатком такого двигателя является сложность конструкции.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый цилиндрический корпус, ротор с поршнями, разделители, установленные в полости корпуса с образованием изменяемых рабочих объемов, и устройство подачи охлаждающей жидкости [2]
Повышая КПД и снижая теплонапряженность деталей, двигатель вместе с тем имеет сложную конструкцию, что снижает его надежность.

Изобретение направлено на упрощение конструкции без снижения КПД.

Это достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем полый корпус, гильзу, в которой установлен ротор с поршнями, разделители рабочих объемов и камеру сгорания, последняя выполнена в виде выемок криволинейного профиля в теле ротора и на внутренней поверхности гильзы, а разделителями является цилиндрическая часть ротора, при этом выемка в теле ротора имеет переменное сечение, увеличивающееся в направлении к рабочей поверхности поршня, а выемка в гильзе выполнена от головки камеры сгорания в направлении вращения ротора.

Кроме того, ротор имеет две оппозитно расположенные выемки с дугой 85 - 88^o каждая, дуга выемки гильзы равна 85 88^o, а выпускной клапан выполнен оппозитно выемке в гильзе. Действительно, выполнение камеры сгорания в теле ротора и гильзы и использование в качестве разделителей рабочих объемов цилиндрической части ротора позволяют исключить разделители с элементами управления ими (подвижные части), осуществлять прямую передачу работы газов на вал отбора мощности.

Кроме того, выполнение камеры сгорания в виде выемок в теле ротора и в гильзе от головки камеры сгорания в направлении вращения ротора с дугой 85 - 88^o создает постоянный рабочий объем камеры сгорания с увеличивающимся давлением (с нарастающим давлением) при сгорании топливной смеси при движении поршня на дуге 170 176^o, что способствует более полному сжиганию смеси, с нарастающим давлением на поршень, вплоть до выпуска отработанных газов, что по крайней мере не снижает КПД двигателя.

Оппозитно расположенные выемки с поршнями в теле ротора уравновешивают его на оси вращения и обеспечивают три такта: впуск, рабочий ход на дуге 170
176^o и выпуск на дуге 220 225^o вращения ротора.

Предлагаемая конструкция дает возможность компоновки двигателя более чем из одной секции, располагая поршни на оси относительно друг друга на 360^o/n, где n число секций. Такой двигатель с устройством регулируемой подачи топливной смеси может работать на одной из двух выемок камер сгорания каждой секции за 360^o оборота ротора (например, холостой ход, ровная дорога, уклон и т.д.), что позволит экономить топливо.

На фиг. 1 изображен двигатель в продольном разрезе, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1, гильзу 2, в которой установлен цилиндрический ротор 3 с поршнями 4, жестко связанный с валом 5, камеру сгорания, образуемую выемками 6 и 7 криволинейного профиля соответственно на роторе 5 и на гильзе 2 и полостью 8 головки 9 камеры сгорания, форсунку 10 для подачи топливной смеси, свечу зажигания 11 и выпускной клапан 12 для выпуска отработавших газов. Между корпусом 1 и гильзой 2 пространство 13 для прохода охлаждающей жидкости. Выемки 6 и 7 выполнены с дугой α 85 88^o, при этом выемки 6 имеют переменное сечение, увеличивающееся в направлении рабочей поверхности поршней 4, а выемка 7 выполнена от головки 9 камеры сгорания в направлении вращения ротора 3. Выемки 6 расположены на роторе 3 оппозитно. Цилиндрическая часть ротора 3 выполняет роль разделителей 14 рабочих объемов. Величина дуги a выемок выбрана равной 85 88^o с таким расчетом, чтобы обеспечить более полное сгорание топливной смеси в неменяющемя объеме, повышая тем самым КПД.

Роторный двигатель работает следующим образом.

При повороте ротора 3 и подходе поршня 4 к головке 9 в полость 8 камеры сгорания через форсунку 10 подается топливная смесь, после чего она свечой 11 воспламеняется. Образовавшиеся газы, давя на поршень 4, придают вращательное движение ротору 3. Так как объем камеры сгорания длительное время (угол поворота 170 176^o) постоянен, то сгорающая топливная смесь в постоянном объеме увеличивает давление, что способствует более полному ее сжиганию и продлению использования полезной работы в более полном объеме на вращательное движение ротором 3 без снижения КПД.

Роторный двигатель, состоящий из более чем одной секции, с устройством, регулирующим подачу топлива в камеру сгорания, может работать на одном поршне 4 в каждой секции, не меняя частоту работы свечи зажигания (она просто искрит в нерабочий объем камеры сгорания, в который не подается топливная смесь). Это преимущество роторного двигателя может быть использовано при работе в облегченных условиях, например на холостом ходу, ровной дороге, при движении под уклон и т.п. что способствует экономии топлива.

Использование: в различных энергетических установках. Сущность изобретения: камера сгорания роторного двигателя внутреннего сгорания выполнена в виде выемок 6 и 7 криволинейного профиля в теле ротора 3 и на внутренней поверхности гильзы, а разделителями 14 рабочих объемов является цилиндрическая часть ротора 3, при этом выемка 6 в теле ротора имеет переменное сечение, увеличивающееся в направлении к рабочей поверхности поршня 4, а выемка 7 в гильзе выполнена от головки камеры сгорания в направлении вращения ротора 3. Кроме того, ротор 3 имеет две оппозитно расположенные выемки 6 с другой 85 - 88^o каждая, дуга выемки 7 равна 85 - 88^o, а выпускной клапан 12 расположен оппозитно выемке 7. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус, гильзу, в которой установлен ротор с поршнями, разделители рабочих объемов и камеру сгорания, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена в виде выемок криволинейного профиля в теле ротора и на внутренней поверхности гильзы, а разделителями является цилиндрическая часть ротора, при этом выемка в теле ротора имеет переменное сечение, увеличивающееся в направлении к рабочей поверхности поршня, а выемка в гильзе выполнена от головки камеры сгорания в направлении вращения ротора. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что ротор имеет две оппозитно расположенные выемки. 3. Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что дуга выемок ротора и гильзы равна 85 88^o. 4. Двигатель по пп.1 3, отличающийся тем, что выпускной клапан выполнен оппозитно выемке в гильзе.