МНОГОРОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F02B53/08 F01C1/24 F01C11/00 

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в автомобилестроении и других областях, где применяются двигатели внутреннего сгорания.

Известен механизм коловратного насоса (см. справочник Артоболевского И.И., том 2, изд. 1948 г., стр.880, №1981 гр.48 п/гр.24), в котором вращающиеся лопасти непрерывно подают жидкость. Разделение всасывающей и нагнетательной полостей обеспечивается соответствующим профилем лопастей, что принято во внимание, однако данная конструкция не решает поставленную задачу. Наиболее близким по технической сущности является роторный двигатель внутреннего сгорания патент RU 2133845 С1, 6 F02В 53/00, 27.07.99, содержащий корпус с внутренней цилиндрической полостью и камерами сгорания, снабженными перекрывающимися перепускными каналами, ротор и систему заслонок, установленных в пазах корпуса и контактирующих с профилированной внешней поверхностью ротора, отличающийся тем, что внутренняя цилиндрическая полость разделена на самостоятельные полости сжатия и расширения, сообщающиеся между собой через четное число равномерно размещенных по окружности камер сгорания, ротор состоит из установленных на общем валу и размещенных в полостях сжатия и расширения дисков, на внешних поверхностях которых выполнены чередующиеся с цилиндрическими частями сегментообразные вырезы, которые вместе с заслонками образуют переменные рабочие объемы для осуществления термодинамических процессов и количество которых в два раза меньше количества камер сгорания, диски развернуты относительно друг друга так, что напротив каждого сегментообразного выреза одного расположена цилиндрическая часть другого, заслонки попарно размещены около каждой камеры сгорания, причем одна из заслонок каждой пары установлена в полости сжатия, а другая в полости расширения.

Одним из недостатков этого двигателя является наличие относительно большого трения между дисками ротора и соприкасающимися с ними пластинами заслонок, вследствие чего происходит интенсивный износ поверхностей дисков ротора и увеличение зазоров между дисками и цилиндрической частью корпуса, что приводит к потерям мощности, снижению долговечности и КПД двигателя.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение удельной мощности и КПД двигателя путем снижения трения до минимума, а именно наличием трения в двигателе только в подшипниках ротора и зубчатой передаче.

Поставленная задача решается за счет того, что многороторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпуса с внутренними цилиндрическими поверхностями, ведущий и ведомый роторы, несущие на себе ведущие и ведомые диски с лопастями и лабиринтными уплотнениями по торцам, а также с вентиляционными проемами и наклонными ребрами, промежуточную и боковые стенки, образующие пару камер сжатия и сгорания, причем роторы связаны между собой безлюфтовой зубчатой передачей, при этом корпус камеры сжатия имеет отверстие для забора горючей смеси, а корпус камеры сгорания имеет отверстия для свечи зажигания и для выпуска отработанных газов, согласно изобретению ведомые диски пары камер сжатия и сгорания имеют перепускные каналы, а промежуточная стенка выполнена с перепускным отверстием, при этом диски камеры сжатия своими лопастями установлены со смещением по ходу вращения ведущего ротора относительно аналогичных дисков и лопастей камеры сгорания. Количество роторов может быть не менее двух. В зависимости от требуемой мощности двигатель содержит «n» число пар камер сжатия и сгорания, расположенных в ряд, при этом лопасти дисков камер сжатия каждой последующей пары камер смещены по отношению к аналогичным лопастям дисков предыдущей пары камер на угол, равный 360 градусам, деленным на «n» число пар камер сжатия и сгорания.

На фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6 изображено устройство многороторного двигателя внутреннего сгорания (двигателя).

На фиг.7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 представлены схемы работы двигателя.

На фиг.17, 18, 19 изображены последовательно схемы расположения роторов различных вариантов исполнений двигателя, с двумя, тремя и четырьмя роторами.

Двигатель содержит корпуса 1 и 2 с цилиндрическими поверхностями 3, ограниченными центральными углами, ведущий 4 и ведомый 5 роторы, несущие на себе ведущие 6 и ведомые 7 диски с лопастями соответствующего профиля 8 и 9. Диски 6 и 7 имеют по своим торцам лабиринтные уплотнения 10. Боковые стенки 11 и промежуточная стенка 12 образуют пару камер, камеру сжатия 13 и камеру сгорания 14. Роторы 4 и 5 связаны между собой безлюфтовой зубчатой передачей 15. Корпус 1 камеры сжатия 13 имеет отверстие 16 для забора горючей смеси, а корпус 2 камеры сгорания 14 имеет отверстие 17 для свечи зажигания и отверстия 18 для выпуска отработанных газов. Ведомые диски 7 содержат перепускные каналы 19, а боковые стенки 11 имеют подшипниковые отверстия 20, а промежуточная стенка 12 выполнена с перепускным отверстием 21. Диски 6 и 7 своими лопастями 8 и 9 камеры сжатия 13 установлены со смещением относительно аналогичных дисков и лопастей камеры сгорания 14 по ходу вращения ведущего ротора 4.

Ведущий и ведомый диски 6 и 7 имеют вентиляционные проемы 22 и наклонные ребра 23, а боковые стенки 11 и промежуточная стенка 12 имеют вентиляционные отверстия 24 для воздушного охлаждения. Двигатель также имеет систему водяного охлаждения, состоящую из отверстий 25 в корпусах 1 и 2 и в промежуточной стенке 12, а также пазов 26 в боковых стенках 11. Двигатель собран на штифтах 27 и болтах 28.

В зависимости от требуемой мощности двигатель может содержать «n» число пар камер сжатия 13 и камер сгорания 14, расположенных в ряд, при этом лопасти 8 и 9 дисков 6 и 7 камер сжатия 13 каждой последующей пары камер смещены по отношению к аналогичным лопастям предыдущей пары на угол, равный 360 градусам, деленным на «n» число количество пар камер сжатия и сгорания.

Многороторный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. От принудительного вращения ведущего ротора 4 (фиг.7) лопасть 8 ведущего диска 6 камеры сжатия 13 своей поверхностью «а», пройдя точку «б» впускного отверстия 16, всасывает в указанную камеру горючую смесь. Пройдя один оборот (фиг.8), поверхность «а» заполняет горючей смесью камеру сжатия 13 и вторым оборотом поверхностью «в» лопасти 9 производит сжатие горючей смеси и одновременно поверхностью «а» всасывает в камеру новую порцию горючей смеси. Сжатие горючей смеси происходит до точки «г» (фиг.9), когда горючая смесь полностью сжата, а к точке «д» подошел перепускной канал 19, готовый к передаче, а аналогичный канал камеры сгорания (фиг.10) также подошел к точке «е» и готов к приему сжатой смеси. Перевод сжатой смеси из одной камеры в другую происходит по перепускному каналу 19 камеры сжатия 13 (фиг.11), далее через перепускное отверстие 21 промежуточной стенки 12 и через перепускной канал 19 камеры сгорания 14 (фиг.12), где сжатая смесь попадает на всасывающую поверхность «ж» лопасти 9 камеры сгорания 14. Перевод сжатой смеси из камеры в камеру заканчивается, когда камера сжатия 13 заполнится следующей порцией горючей смеси (фиг.13), а перепускной канал 19 камеры сгорания 14 достигнет точки «и» (фиг.14) и тем самым станет закрытым. В этот момент (начало третьего оборота) срабатывает свеча зажигания 17, происходит воспламенение горючей смеси и начинается процесс расширения. В этом процессе совершается полезная работа по вращению ведущего ротора 4 до прохождения лопастью 9 точки «к» выпускного отверстия 18 (фиг.15), после чего происходит выпуск отработанных газов, давление в камере 14 падает до атмосферного, а ротор 4 продолжает вращение под действием инерционных сил. По пути инерционного вращения ведущего ротора 4 в камере сжатия 13 лопасть 8 подойдет к точке «г» (фиг.9) и последует перевод сжатой смеси в камеру сгорания по описанной выше схеме (фиг.9, 10, 11, 12, 13, 14). При последующей работе камера сгорания 14 вычищается поверхностями «л» от остатков отработанных газов через отверстия 18 (фиг.16).

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в автомобилестроении и др. областях, где применяются двигатели внутреннего сгорания. Многороторный двигатель содержит корпуса и стенки, образующие пару камер сжатия и сгорания, ведущий и ведомый роторы, несущие на себе ведущие и ведомые диски с лопастями и связанные между собой безлюфтовой зубчатой передачей, при этом корпуса имеют цилиндрические поверхности, корпус камеры сжатия имеет отверстия для забора горючей смеси, а корпус камеры сгорания имеет отверстия для свечи зажигания и выхлопа отработанных газов. Промежуточная стенка между камерами сжатия и сгорания выполнена с перепускным отверстием, а ведомые диски указанных камер содержат перепускные каналы, при этом диски камер сжатия своими лопастями установлены со смещением по ходу вращения ведущего ротора относительно аналогичных дисков и лопастей камеры сгорания. Изобретение обеспечивает повышение удельной мощности и КПД двигателя путем снижения трения до минимума, а именно наличием трения в двигателе только в подшипниках роторов и зубчатой передаче. 2 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Многороторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпуса с внутренними цилиндрическими поверхностями, ведущий и ведомый роторы, несущие на себе ведущие и ведомые диски с лопастями и лабиринтными уплотнениями по торцам, а также с вентиляционными проемами и наклонными ребрами, промежуточную и боковые стенки, образующие пару камер сжатия и сгорания, причем роторы связаны между собой безлюфтовой зубчатой передачей, при этом корпус камеры сжатия имеет отверстие для забора горючей смеси, а корпус камеры сгорания имеет отверстия для свечи зажигания и для выпуска отработанных газов, отличающийся тем, что ведомые диски пары камер сжатия и сгорания имеют перепускные каналы, а промежуточная стенка выполнена с перепускным отверстием, при этом диски камеры сжатия своими лопастями установлены со смещением по ходу вращения ведущего ротора относительно аналогичных дисков и лопастей камеры сгорания.2. Многороторный двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что количество роторов может быть не менее двух.3. Многороторный двигатель внутреннего сгорания по п.1 или 2, отличающийся тем, что в зависимости от требуемой мощности двигатель содержит «n» число пар камер сжатия и сгорания, расположенных в ряд, при этом лопасти дисков камер сжатия каждой последующей пары камер смещены по отношению к аналогичным лопастям дисков предыдущей пары камер на угол, равный 360°, деленным на «n» число пар камер сжатия и сгорания.