РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), и может использоваться в качестве механического привода транспортных средств.

Известен РПД Ванкеля (см. Ханин Н.С. "Автомобильные роторно-поршневые двигатели", М. , Машгиз, 1964), в котором трехгранный ротор размещается в эпитрохоидной расточке корпуса, снабжен зубчатым венцом внутреннего зацепления и расположен на эксцентриковом валу с кинематической связью венца ротора с неподвижной шестерней, расположенной на корпусе двигателя. При соотношении зубьев шестерня-венец, равном 2:3, ротор, обкатываясь по неподвижной шестерне, совершает планетарное движение в пространстве, вращаясь вокруг оси двигателя и одновременно вокруг собственной оси. Мощность снимается с эксцентрикового вала, который вращается синхронно с ротором относительно оси двигателя.

Недостатком двигателя Ванкеля является неполное использование кинетической энергии, полученной ротором от рабочих газов, а именно - используется только кинетическая энергия вращения ротора вокруг оси двигателя и не используется кинетическая энергия вращения ротора вокруг собственной оси.

Известен роторно-поршневой двигатель (см. патент GB 994432), в котором ротор РПД с установленными на нем зубчатыми колесами внешнего зацепления кинематически связан с неподвижным венцом, закрепленным на корпусе, и зубчатым венцом, закрепленным на выходном валу двигателя, образуя планетарную передачу с i > 1 в обоих запатентованных вариантах, и поэтому ошибочным является заявление автора, что трансмиссия может применяться "как повышающая для привода компрессора при относительно высокой скорости" (см. В.Н. Кудрявцев. "Планетарные передачи". Л., "Машиностроение", 1977 г., стр. 13-14, варианты 5 и 6 и также см. В.М Касьянов. "Гидромашины и компрессоры". М., "Недра", 1981 г. , стр. 125-127), из чего ясно, что в патенте представлено подобие геророторного механизма, в котором ротор, обкатываясь по венцу внутреннего зацепления, сам вращается в противоположную сторону, т.е. никакого ускорения выходного вала решение по патенту обеспечить не может.

Частично указанных недостатков лишен выбранный в качестве прототипа роторно-поршневой двигатель, содержащий корпус с эпитрохоидной расточкой, установленные в расточке с возможностью планетарного движения два ротора с перегородкой между ними (см. авторское свидетельство N 643094, МПК F 02 B 55/00, опубл. 18.01.1979 г. ). Однако известный двигатель имеет невысокий КПД.

Задачей изобретения является повышение КПД РПД за счет суммирования на валу двигателя кинетической энергии вращения ротора вокруг оси двигателя и кинетической энергии собственного вращения.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном роторно-поршневом двигателе, содержащем корпус с эпитрохоидой расточкой, установленные в расточке с возможностью планетарного движения два ротора с перегородкой между ними, на перегородке выполнены неподвижные шестерни и внутренняя воздушная полость ресивера, роторы оборудованы зубчатыми колесами, кинематически связанными с зубчатыми венцами, закрепленными на общем для роторов цилиндрическом валу двигателя.

В роторах могут быть выполнены отверстия и каналы, а в ресивере - окна для подачи сжатого воздуха в ресивер от ротора, выполняющего функцию компрессора, и окно для подачи сжатого воздуха в полость всасывания двигателя после окончания такта всасывания.

Перечень фигур графических материалов.

На фиг. 1 - продольный разрез двигателя;
фиг. 2,3 - поперечные разрезы роторов;
фиг. 4 - окна входа в ресивер;
фиг. 5 - окно выхода из ресивера;
фиг. 6 - принципиальная схема компрессора;
фиг. 7 - схема положения ротора двигателя в начале наддува.

Двигатель содержит корпус с эпитрохоидной расточкой 1, в которой установлены: перегородка 2 с выполненными на ней неподвижными шестернями 3, 4 и полостью ресивера 5, установленные в расточке с возможностью планетарного движения два ротора 6, 7, являющиеся соответственно ротором компрессора и ротором двигателя с перегородкой 2 между ними. Роторы 6, 7 оборудованы зубчатыми венцами соответственно 8 и 9, кинематически связанными с шестернями 3 и 4, и дополнительно на роторах выполнены зубчатые колеса 10 и 11, входящие в зацепление с венцами 12 и 13, закрепленными на общем для роторов цилиндрическом валу двигателя 14. Дополнительно роторы 6 и 7 размещены с возможностью вращения на эксцентричных втулках 19 и 20, установленных с возможностью вращения на валу 14.

В роторах 6 и 7 выполнены отверстия 15 и 16, которые каналами 17 и 18 соединяются в компрессоре с полостью нагнетания, а в двигателе - с полостью всасывания. При совмещении отверстий 15 с окнами ресивера 21,22 - фиг.4 - воздух нагнетается в ресивер, а при совмещении отверстий 16 с окном ресивера 23 - фиг.5 - воздух из ресивера поступает в полость всасывания двигателя уже после закрывания окна всасывания - фиг.7.

Двигатель работает следующим образом.

Под воздействием рабочих газов ротор двигателя 7 совершает в пространстве планетарное движение, и зубчатое колесо 11, находясь в зацеплении с венцом 13, закрепленным на валу 14, передает валу 14 кинетическую энергию ротора 7 при любом перемещении ротора 7 в пространстве, суммируя таким образом на валу 14 кинетическую энергию вращения ротора вокруг оси двигателя и кинетическую энергию вращения ротора вокруг собственной оси.

Синхронно с ротором двигателя 7 (со смещением на 180 градусов относительно оси двигателя) движется ротор компрессора 6, образуя двухкамерный компрессор (принципиальная схема на фиг.6), из которого сжатый воздух по каналам 17 и при совмещении отверстий 15 с окнами ресивера 21, 22 нагнетает воздух в ресивер 5.

Сжатый воздух из ресивера 5 при совмещении отверстий 16 с окном ресивера 23 по каналам 18 поступает в рабочую камеру двигателя после окончания такта всасывания, заполняя камеру со стороны задней по ходу движения грани ротора 7, смещая рабочую смесь к передней грани со стороны ротора 7, где создается наибольшая концентрация топлива, необходимая для надежного воспламенения и сгорания, создавая таким образом расслоение заряда и возможность работы двигателя с большим избытком воздуха, что повышает КПД двигателя и снижает токсичность ОГ.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), и может использоваться в качестве механического привода транспортных средств. Изобретение позволяет повысить КПД роторно-поршневого двигателя. Роторно-поршневой двигатель содержит корпус с эпитрохоидной расточкой, установленные в расточке с возможностью планетарного движения два ротора с перегородкой между ними. На перегородке выполнены неподвижные шестерни и внутренняя воздушная полость ресивера, роторы оборудованы зубчатыми колесами, кинематически связанными с зубчатыми венцами, закрепленными на общем для роторов цилиндрическом валу двигателя. В роторах могут быть выполнены отверстия и каналы, а в ресивере - окна для подачи сжатого воздуха в ресивер от ротора, выполняющего функцию компрессора, и окно для подачи сжатого воздуха в полость всасывания двигателя после окончания такта всасывания. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Роторно-поршневой двигатель, содержащий корпус с эпитрохоидной расточкой, установленные в расточке с возможностью планетарного движения два ротора с перегородкой между ними, отличающийся тем, что на перегородке выполнены неподвижные шестерни и внутренняя воздушная полость ресивера, роторы оборудованы зубчатыми колесами, кинематически связанными с зубчатыми венцами, закрепленными на общем для роторов цилиндрическом валу двигателя. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в роторах выполнены отверстия и каналы, а в ресивере - окна для подачи сжатого воздуха в ресивер от ротора, выполняющего функцию компрессора, и окно для подачи сжатого воздуха в полость всасывания двигателя после окончания такта всасывания.