РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02B53/00 F02C3/16 

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

Известен двигатель внутреннего сгорания (FR, заявка, 2446924, кл. F 02 B 53/00, 19.09.80), содержащий полый корпус, ротор с поршнями, камеру сгорания, выполненную в виде криволинейных выемок в теле ротора и головки камеры сгорания.

Недостатком такого двигателя является динамический, ударный характер работы деталей при запуске двигателя (без нагрузки) из-за невозможности регулирования объема камеры сгорания двигателя при работе его с нагрузкой и без нагрузки.

При запуске двигателя осуществляется увеличенная подача тепловой смеси в камеру сгорания. В известном двигателе это приведет к резкому началу вращения. Для уменьшения ударного характера в известном двигателе в области выпускного патрубка выполнена выемка. Однако при работе с нагрузкой наличие данной выемки препятствует полному использованию энергии выходящих газов.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационных свойств двигателя путем увеличения срока эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания, содержащем полый корпус, ротор с поршнями, камеру сгорания, выполненную в виде криволинейных выемок в теле ротора и головки камеры сгорания, установлена гильза, снабженная выпускным клапаном, выемкой на внутренней поверхности, выполненной по длине в направлении вращения ротора от головки камеры сгорания до выпускного клапана и образующей вместе с выемками ротора и головкой рабочий объем камеры сгорания, и регулятором сечения выемки гильзы, а ротор выполнен с разделителями рабочих объемов и установлен в гильзе.

Кроме того, контур рабочей поверхности регулятора повторяет контур выемки, а регулятор кинематически связан с системой запуска двигателя, а также на каждом разделителе рабочего объема выполнено оппозитно по крайней мере по одной выемке, рабочая поверхность которой расположена в радиальной плоскости.

В заявляемом двигателе при запуске осуществляется подача топлива и снижение давления газов до минимально необходимого за счет того, что происходит увеличение объема камеры сгорания с одновременным выпуском газов из нее. Это обеспечивается удлинением выемки в гильзе до выпускного клапана и приоткрыванием сечения выемки с помощью регулятора, связанного с системой запуска. В этом случае даже при расходе топлива, как и в двигателе с постоянным объемом камеры сгорания, не будет резкого начала вращения ротора, т.е. ударной нагрузки на детали, а наличие выемки/выемок/ на разделителе, работающем как минипоршень, позволяет создать достаточный для запуска крутящий момент при минимальном расходе топлива.

В дальнейшем режимом работы двигателя можно управлять, изменяя сечение выемки регулятором вплоть до полного перекрывания его. В то же время, наличие на разделителях по крайней мере по одной выемке с рабочей поверхностью, лежащей в радиальной плоскости, увеличивает рабочую поверхность основного поршня, что служит повышению мощности нагруженного двигателя при пониженном расходе топлива.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 - двигатель в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1, гильзу 2 с выпускным клапаном 3, в которой установлен цилиндрический ротор 4 с поршнями 5, выемками 6 и 7, разделителями рабочих объемов 8, камеру сгорания, выполненную в виде криволинейной выемки 6 в теле ротора 4 и выемки 9 на внутренней поверхности гильзы 2 от головки 10 камеры сгорания в направлении вращения ротора 4 до выпускного клапана 3, и регулятор 11 сечения выемки 9, кинематически связанный с системой запуска (не показана). На головке 10 размещены форсунка 12 для подачи топлива и свеча зажигания 13. Выемка 6 выполнена с дугой 85 - 88 градусов и имеет переменное сечение, увеличивающееся в направлении рабочей поверхности B поршня 5. Выемка 7 выполнена на разделителе параллельно оси вращения ротора 4 с рабочей поверхностью C, совпадающей с радиальной плоскостью ротора. Между корпусом 1 и гильзой 2 - пространство 14 для прохода охлаждающей жидкости.

Двигатель работает следующим образом. При повороте ротора 4 и подходе поршня 5 к головке 10 в камеру сгорания через форсунку 12 подается топливная смесь, после чего она свечой 13 воспламеняется. Образовавшиеся газы, давя на поршень 5, придают вращательное движение ротору 4.

При запуске двигателя регулятор 11 приоткрывает сечение выемки 9, сообщая тем самым объем головки 10 камеры сгорания с выпускным клапаном 3. Система запуска обеспечивает оптимальный режим. Выходящие газы давят как на рабочую поверхность B поршня 5, так и на рабочую поверхность C выемки 7. Происходит "щадящий" режим запуска.

При работе с нагрузкой для увеличения мощности сечение выемки 7 уменьшают вплоть до полного перекрывания его регулятором 11. Тогда двигатель работает с постоянным объемом камеры сгорания. При этом сгорающая топливная смесь в постоянном объеме увеличивает давление, что способствует более полному ее сжиганию и продлению использования полезной работы в более полном объеме. Этот эффект усиливается удлинением выемки 9 и наличием выемки 7.

Роторный двигатель, состоящий из более чем одной секции, с устройством, регулирующим подачу топлива в камеру сгорания, может работать на одном поршне 5 в каждой секции, не меняя частоты работы свечи зажигания 13 (она просто искрит в нерабочий объем камеры сгорания, в которую не подается топливная смесь).

Заявляемый роторный двигатель позволяет управлять режимом работы двигателя от "щадящего" до максимального, не изменяя объема подачи топливной смеси.

Таким образом, режим работы двигателя регулируется как количеством подаваемой в камеру сгорания топливной смеси, так и регулятором сечения 11, т. е. имеет место двойное, независимое и дополняющее друг друга регулирование режима работы, повышающее эксплуатационные свойства двигателя.

Двигатель относится к области машиностроения и может быть использован в различных энергетических установках. В корпусе 1 установлена гильза, в которой установлен ротор, выполненный с поршнями 5 и разделителями рабочих объемов 8. Гильза снабжена выпускным клапаном 3 и выемкой 9 на внутренней поверхности, выполненной по длине в направлении вращения ротора от головки камеры сгорания 10 до выпускного клапана 3 и образующей вместе с выемками ротора и головкой рабочий объем камеры сгорания. Сечение выемки гильзы изменяется при помощи регулятора 11. Предложенная форма выемки повышает эксплуатационные свойства двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий полый корпус, ротор с поршнями, камеру сгорания, выполненную в виде криволинейных выемок в теле ротора и головки камеры сгорания, отличающийся тем, что он содержит гильзу, снабженную выпускным клапаном, выемкой на внутренней поверхности, выполненной по длине в направлении вращения ротора от головки камеры сгорания до выпускного клапана и образующей вместе с выемками ротора и головкой рабочий объем камеры сгорания, и регулятором сечения выемки гильзы, а ротор выполнен с разделителями рабочих объемов и установлен в гильзе. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что контур рабочей части регулятора повторяет контур выемки. 3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что регулятор кинематически связан с системой запуска двигателя. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на каждом разделителе рабочих объемов выполнено оппозитно по крайней мере по одной выемке, рабочая поверхность которой расположена в радиальной плоскости.