Способ работы роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК F02B55/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к способам работы роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания. Известны способы работы роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания с эпитрохоидной рабочей камерой и трехгранным ротором путем подачи в рабочую камеру свежей топливо-воздушной смеси с заданным коэффициентом избытка воздуха двумя потоками, первый из которых нанравляют параллельно торцовой поверхности -ротора, а второй - перпендикулярно этой поверхности, сжигания смеси и выпуска отработавших газов 1. Подача свежей топливо-воздушной смеси двумя взаимно перпендикулярными потоками способствует более интенсивному движению заряда в рабочей камере, что улучшает характеристики сжигаемой смеси. В результате этого повышается экономичность и возрастает мощность роторно-поршневых двигателей. Однако не предпринимаются меры по снижению токсичности отработавших газов, что ухудшает технико-экономические показатели двигателей при реализации указанного способа. Цель изобретения - снижение токсичУказанная цель достигается тем, что направление первого потока совпадают с касательной к кривой, описываемой вершиной трехгранного ротора, и скорость этого потека устанавливают выше окружной скорости вершины ротора. При этом топливо-воздушную смесь получают в рабочей камере путем подачи водородно-воздушной смеси через первый поток и углеводородно-воздущной смеси через второй. Кроме того, на некоторых режимах топливо-воздущную смесь образуют в рабочей камере путем подачи чистого водорода в камеру через первый поток и подачи возтопливомдуха в смеси углеводородным через второй поток. Водород подают в рабочую ка.меру после выпуска из нее отработавших газов, причем первый поток подают в рабочую камеру после прекращения подачи свежей смеси через второй поток. Топливо-воздушную смесь образуют в рабочей камере с коэффициентом избытка воздуха 1,5-4. На фиг. 1 изображена схема роторнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, работающего по предлагаемому способу; на фиг. 2 - часть двигателя и направление движения первого потока. Роторно-порщневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по предлагаемому способу (фиг. 1),содержит статор 1 с эпитрохоидной рабочей камерой 2 с размешенным в ней трехгранным ротором 3. В статоре I выполнено впускное периферийное окно 4 и выпускное окно 5, причем поток топливо-воздушной смеси, подаваемый через впускное периферийное окно 4, направлен по касательной к кривой, описываемой вершиной 6 ротора 3 (фиг. 2). В боковой крышке 7 расположены боковые впускные окна 8. Поток топливо-воздушной смеси, подаваемый через эти окна, направлен перпендикулярно боковой поверхности ротора 3. В рабочей камере 2 размещена свеча зажигания 9. Двигатель работает следующим образом. При движении ротора 3 от верхней мертвой точки на такте всасывания открываются боковые впускные окна 8 и через них поступает воздух или смесь воздуха с углеводородным топливом. При дальнейшем движении ротора 3 открывается периферийное впускное окно и через него подают водород или водородо-воздушную смесь по касательной к кривой, описываемой вершиной 6 ротора 3. При дальнейшем движении ротор 3 перекрывает боковые впускные окна 8, а затем его вершина 6, скользящая по эпитрохоидной рабочей камере 2 и- замыкаюшая объем рабочей камеры сзади по ходу движения ротора 3, перекрывает периферийное впускное окно 4. Далее по ходу движения ротора 3 происходит сжатие рабочей смеси, содержащей водород. В конце такта сжатия, вблизи мертвой точки, на свечу зажигания 9 подается и.мпульс высокого напряжения и происходит самовоспламенение, затем сгорание рабочей смеси и расщирение продуктов сгорания на такте рабочего хода. Далее при движении ротора 3 верщина 6 ротора 3 открывает выпускное окно 5 и происходит выпуск отработавших газов. Затем цикл повторяется. Расположение периферийного окна 4 выбирают таким образом, чтобы истекающий поток водорода был направлен по касательной к кривой, описываемой вершиной ротора 3, в сторону движения ротора. Скорость истечения потока устанавливают выше окружной скорости вершины 6 ротора 3, в результате чего он будет распространяться вблизи поверхности рабочей камеры 2 (фиг. 2). Это приведет к тому, что пристеночный слой будет более насыщен водородом, а рабочий заряд в середине рабочей камеры менее насыщен. Этим обусловлены более полное сгорание углеводородного топлива и испарений масла вблизи эпитрохоидной поверхности рабочей камеры 2 в случае использования водорода в качестве добавки к топливу и дожигание масла и его испарений в случае питания двигателя водородом. В случае расположе.ния периферийного окна 4 так, что оно открывается после закрытия выпускного окна 5, полностью исключается возможность обратных вспышек, так как в этом случае водород не имеет доступа к наиболее нагретым в этой зоне кромкам выпускного окна 5. flpH расположении периферийного окна 4 так, что оно открывается после закрытия боковых окон 8, т. е. в начале такта сжатия, в рабочую камеру через боковые окна 8 поступает воздух и количество этого воздуха является максимально возможным для конкретного двигателя, тем самым достигается максимально возможный коэффициент наполнения по воздуху и, следовательно, наибольшая мощность. Если водород впускать вместе с воздухом, то он, обладая небольшим удельным весом (0,089 кг/м) по сравнению с воздухом (1,29 кг/м), займет часть объема рабочей камеры, тем самым количество рабочей смеси будет уменьшено. Таким образом, при добавке водорода к углеводородному топливу (например к бензину) экономится до 30-40% его при снижении общего расхода топлива (бензин + + водород) на 12-20% путем улучшения сгорания бензовоздушной смеси и отказа от работы на переобогащенных смесях () и частичного отказа от дросселирования на впуске. На малых и средних нагрузках работа на водороде и с добавками водорода приводит к прекращению пропусков зажигания Б результате того, что при отсутствии дросселирования содержание остаточных газов в рабочей смеси незначительно (высокое содержание остаточных газов - одна из причин пропусков зажигания), а с другой стороны, водород, обладая значительной меньщей энергией воспламенения, чем углеводородное топливо, способствует стабильному воспламенению рабочей смеси. Все это приводит к снижению содержания СО и СН в отработавших газах в несколько раз и позволяет отказаться от систе.м дожигания остаточных углеводородов.

1. СПОСОБ РАБОТЫ РОТОРНОПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ с эпитрохоидной рабочей камерой и трехгранным ротором путем подачи в рабочую камеру свежей топливовоздушной смеси с заданным .коэффициентом избытка воздуха двумя потоками, первый из которых направляют параллельно торцовой поверхности ротора, а второй - перпендикулярно этой поверхности, сжигания смеси и выпуска отработавших газов, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности, направление первого потока совмещают с касательной к кривой, описыВодород или Sodiyvd+Воздух Bojffux U/IU смесь Возаука суг/геёооЬродным ffion/iuSof OmfaffomaSu/ue газы ваемой вершиной трехгранного ротора, и скорость этого потока устанавливают выше окружной скорости вершины ротора. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что топливо-воздушную смесь получают в рабочей камере путем подачи водородо-воздущной смеси через первый поток и углеводородо-воздушной смеси через второй. 3.Способ по п. , отличающийся тем, что топливо-воздушную смесь образуют в рабочей камере путем подачи чистого водорода в камеру через первый поток и подачи воздуха в смеси с углеводородным топливом через второй поток. 4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что водород подают в рабочую камеру после выпуска из нее отработавших газов. 5.Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что первый поток подаЕрт в рабочую (Л камеру после прекращения подачи свежей смеси через второй поток. 6.Способ по пп. 1-5, отличающийся тем, что топливо-воздушную смесь образуют в раббчей камере с коэффициентом избытка воздуха 1,5-4. со СХ) сд

ёодородон смесью

Воздух

Воздуха с. Lfi/ieSodopodHbiHmon/iuSoM

Зона с fo cfmou