СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОГАЗОВОЙ ТЕХНИКИ Российский патент 2024 года по МПК F01C1/39 F02B55/02 

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, и в частности двигателей внутреннего сгорания роторного типа, используемых в качестве силовой установки для перспективной электрогазовой техники.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является силовая установка роторного типа для средств наземного обслуживания общего применения, содержащая приводной вал, ротор, размещенный на эксцентрике приводного вала, среднюю часть корпуса, боковые крышки, плотно прилегающие к средней части корпуса и образующие внутреннюю полость, разделенную на изолированные камеры перегородками, при этом ротор и внутренняя часть статора выполнены в виде многоугольника, количество граней соответствует общему количеству секций в двигателе, разделяющего камеру сгорания на две подсекции А и В, отверстие под свечу зажигания смещено в центр подсекции А, в статоре имеется магистраль подачи масла, соединенная через канал подачи масла с компенсационной емкостью, расположенной в шарнире статора над разделительной пластиной с одной стороны, а с другой стороны в шарнире ротора установлен упругий элемент (см. патент РФ №2786844, МПК F01C 1/39, F02B 55/02, опубл. 26.12.2022 Бюл. №36). Данное устройство наиболее близко к предлагаемому техническому решению и принято за прототип.

Однако недостатком данного технического решения можно считать недостаточную эффективность процесса сгорания рабочей смеси, заключающуюся в том, что камера сгорания роторного двигателя выполнена растянутой и состоящей из двух секций А и В, а свеча зажигания, поджигающая рабочую смесь, всего одна и располагается только в секции А. Таким образом, как показывают проведенные исследования, в процессе сгорания рабочей смеси происходит затухание фронта пламени при его распространении из секции А и переходе в секцию В из-за резкого увеличения объема камеры сгорания при движении ротора и удалении его вершины от стенок статора. Также в процессе горения рабочей смеси в секции В направление действия силы сгоревших газов - из-за выбранной формы ротора, будет уже направлена в противофазе ходу движения ротора, так как направлена от стенок статора перпендикулярно поверхности ротора, что не совсем эффективно. Следовательно процесс сгорании в секции В, при такой форме ротора в прототипе, будет малоэффективным из-за затухания фронта пламени в этой секции, а также изменения направления действия силы сгоревших газов на этом этапе процесса сгорания, поэтому в секции В получается отрицательное плечо главного элемента (кривошипа), воспринимающего крутящий момент, что существенно снижает мощность роторного двигателя.

Техническим результатом предлагаемого устройства является использование для перспективной электрогазовой техники силовой установки роторного типа с целью повышения эффективности их функционирования, повышение эффективности сгорания в рабочих камерах используемого роторного двигателя и его мощностных показателей за счет установки дополнительной свечи зажигания для поджигания рабочей смеси в секции В и разделения камеры сгорания на две секции А и В, что позволит получить максимальное значение плеча кривошипа по всей траектории движения ротора и максимальное значение действия силы сгоревших газов Это достигается путем изменения формы ротора, который имеет углубление вытянутой формы в сторону по ходу его вращения и их количество соответствует общему количеству цилиндров (секций) в роторном двигателе, а также за счет изменения формы камеры сгорания, которая разделяется две секции А и В, за счет выполнения внутренней поверхности статора выпуклой формы с вершиной, высота которой рассчитывается так, чтобы она не касалась впадины ротора при его нахождении в максимальном приближении к вершине статора. В связи с этим, за счет такой формы камеры сгорания, возможно, получить максимальное значение плеча кривошипа по всей траектории движения ротора и максимальное значение действия силы сгоревших газов что существенно повысит эффективную мощность двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной конструкций силовой установки роторного типа, содержащей приводной вал, ротор, размещенный на эксцентрике приводного вала, среднюю часть корпуса, боковые крышки, плотно прилегающие к средней части корпуса и образующие внутреннюю полость, разделенную на изолированные камеры перегородками дополнительно форма ротора изменена и имеет углубление вытянутой формы в сторону по ходу его вращения, причем количество этих углублений соответствует общему количеству цилиндров в роторном двигателе, камера сгорания разделена на две секции А и В, за счет выполнения внутренней поверхности статора выпуклой формы с вершиной, высота которой рассчитывается так, чтобы она не касалась углублений ротора при его нахождении в максимальном приближении к вершине статора, при этом в секции В выполнено дополнительное свечное отверстие расположенное симметрично отверстия первой свечи зажигания.

Сущность изобретения заключается в том, что в перспективной электрогазовой технике роторный двигатель целесообразно использовать в качестве энергетического блока для привода раздаточной коробки и далее преобразователя энергии, в таком предлагаемом роторном двигателе форма ротора изменена и имеет углубление вытянутой формы в сторону по ходу его вращения, причем количество этих углублений соответствует общему количеству цилиндров в роторном двигателе, камера сгорания разделена на две секции А и В, за счет выполнения внутренней поверхности статора выпуклой формы с вершиной, высота которой рассчитывается так, чтобы она не касалась углублений ротора при его нахождении в максимальном приближении к вершине статора, при этом в секции В выполнено дополнительное свечное отверстие расположенное симметрично отверстия первой свечи зажигания.

Согласно изобретению, повышение эффективности функционирования роторного двигателя достигается путем изменения формы его камеры сгорания для повышения эффективности процесса сгорания и увеличения мощности. Заключается в том, что в предлагаемой конструкции роторного двигателя форма ротора изменена и имеет углубление вытянутой формы в сторону по ходу его вращения, причем количество этих углублений соответствует общему количеству цилиндров в двигателе, камера сгорания разделена на две секции А и В, за счет выполнения внутренней поверхности статора выпуклой формы с вершиной. Такая измененная форма поверхности статора и ротора изменяет направление действия силы сгоревших газов как на начальном этапе процесса сгорания в секции А, так и при сгорании в секции В и она получается больше по значению, поэтому увеличивается максимальное плечо главного элемента (кривошипа), воспринимающего крутящий момент, а также обеспечивается дополнительное сжатие и завихрение рабочей смеси на входе в секцию В. Также в секции В расположена дополнительная свеча зажигания в результате этого в конце такта сжатия в секции В дополнительно поджигается рабочая смесь за счет чего происходит более полное сгорания рабочей смеси, что особенно эффективно в конце такта сгорания.

Этим достигается быстрое, надежное и полное сгорание рабочей смеси в камере сгорания, и как следствие, происходит существенное увеличение мощности роторного двигателя и этим достигается указанный в изобретении технический результат.

Вариант исполнения конструкции одной секции роторного двигателя представлен на фигуре, где показаны: 1 - упругий элемент; 2 - шарнир статора; 3 - специальная компенсационная емкость; 4 - магистраль подачи масла; 5 - канал подачи масла; 6 - первая свеча зажигания; 7 - вторая (дополнительная) свеча зажигания; 8 - вершина статора; 9 - разделительная пластина.

Заявленная силовая установка с роторным двигателем работает аналогично прототипу (см. патент РФ №2786844, МПК F01C 1/39, F02B 55/02, опубл. 26.12.2022 Бюл. №36), за исключением того, что в конце такта сжатия между электродами первой свечи зажигания 6 проскакивает электрическая искра, и рабочая смесь вначале воспламеняется в секции А и сгоревшие газы максимально эффективно воздействуют на ротор за счет измененной формы ротора в виде углубления, что существенно увеличивает эффективность получаемой энергии от газов необходимой для толкания ротора, особенно в начальный момент сгорания. Затем по мере движения ротора, он отходит от внутренних стенок статора, которые имеют выпуклую форму в виде вершины 8, разделяющей камеру сгорания на две секции А и В, продукты сгорания смеси выбрасываются в подсекцию В, при этом дополнительно сжимают, завихряют оставшуюся рабочую смесь на входе в секцию В за счет измененной формы камеры сгорания, как показано на фигуре. Когда секция А максимально перекроется, то в этот момент возникает искра между электродами второй (дополнительной) свечи зажигания 7. В результате чего сгоревшие газы в секции В будут максимально эффективно отталкиваться от стенок выпуклой поверхности статора и совершать полезную работу, как показано на фигуре. Данный факт существенно улучшает физический процесс сгорания в предлагаемой (измененной) конструкции роторного двигателя. Этим достигается быстрое, надежное и полное сгорание рабочей смеси в камере сгорания, и как следствие, происходит существенное увеличение мощности роторного двигателя.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как изготовление составляющих роторного двигателя возможно на любых специализированных предприятиях.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность процесса сгорания, что увеличит на 10…15% мощностные и экономические показателей силовых установок при использовании на перспективной электрогазовой техники.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания роторного типа. Силовая установка роторного типа содержит приводной вал, ротор, размещенный на эксцентрике приводного вала, среднюю часть корпуса, боковые крышки, плотно прилегающие к средней части корпуса и образующие внутреннюю полость, разделенную на изолированные камеры перегородками (9). Форма ротора изменена и имеет углубление вытянутой формы в сторону по ходу его вращения. Количество этих углублений соответствует общему количеству цилиндров в роторном двигателе. Камера сгорания разделена на две секции А и В за счет выполнения внутренней поверхности статора выпуклой формы с вершиной (8), высота которой рассчитывается так, чтобы она не касалась углублений ротора при его нахождении в максимальном приближении к вершине статора. В секции В выполнено дополнительное свечное отверстие, расположенное симметрично отверстия первой свечи зажигания. Технический результат заключается в повышении эффективности функционирования, повышение эффективности сгорания и мощностных показателей двигателя. 1 ил.

Силовая установка роторного типа, содержащая приводной вал, ротор, размещенный на эксцентрике приводного вала, среднюю часть корпуса, боковые крышки, плотно прилегающие к средней части корпуса и образующие внутреннюю полость, разделенную на изолированные камеры перегородками отличающаяся тем, что форма ротора изменена и имеет углубление вытянутой формы в сторону по ходу его вращения, причем количество этих углублений соответствует общему количеству цилиндров в роторном двигателе, камера сгорания разделена на две секции А и В, за счет выполнения внутренней поверхности статора выпуклой формы с вершиной, высота которой рассчитывается так, чтобы она не касалась углублений ротора при его нахождении в максимальном приближении к вершине статора, при этом в секции В выполнено дополнительное свечное отверстие расположенное симметрично отверстия первой свечи зажигания.