Роторный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК F02B55/00 F02B55/16 

Изобретение относится к двигателе строению, а именно к роторным двига- ггелям внутреннего сгорания, и может ;быть использовано в автомобильном тракторном и судовом двигателе- строении .

Целью изобретения является повьппе иие эффективности двигателя.

На фиг. 1 показан двигатель, про- рольный разрез; на фиг. 2 - рабочий процесс в рабочей кольцеобразной самере; на фиг. 3 - то же, при повороте маховика на на фиг. 4 - го же, при повороте маховика на |1на фиг. 5 - то же, при повороте маховика на на фиг. 6 - рабочий прцесс в компрессорной кольцеобразной камере; на фиг. 7 - то же , при пово- ipoTe маховика на на фиг. 8 - fro же, при повороте маховика на |на фиг. 9 - то же, при повороте махо 1вика на 135°.

; Роторный двигатель внутреннего |сгорания содержит неподвижный кор- |пус 1 с двумя статорами 2 и 3, уста- новленный в корпусе 1 центральный |вал 4, жестко закрепленные на валу 4 роторы 5,6, и две пары поршней 7,8 |и 9,10, размещенные парами 7,8 и 9, |10 в статорах 2 и 3 соответственно jc образованием кольцеобразных ком- ;прессорной 11 и рабочей 12 камер, связанных между собой при помощи ре- |сивера 13. Один из поршней 7 ком- :прессорной камеры 11 жестко связан |с одним из поршней 8 рабочей каме- |ры 12, а другой поршень В компрессор- |ной камеры 11 закреплен на централь- |ном валу 4. В статоре 2 компрессорной камеры 11 выполнены впускной 14 и перепускной 15 каналы, а в статоре 3 рабочей камеры 12 - перепускной 16 и вьшускной 17 каналы.

На центральном валу 4 установлены два полых коаксиальных вала 18 и 19. Причем внутренний полый вал 18 размещен коаксиально на центральном валу 4, а наружный вал 19 - на внутреннем валу 18. Поршни 7 и 9 связаны между собой валом 18. Поршень 10 рабочей камеры 12 связан с наружньм полым валом 19. Перепускные каналы 15 и 16 обеих камер расположены до внутренней мертвой точки по ходу вращения ротора, впускной канал 14 ком- прессорной камеры расположен за внутренней мертвой точкой, а выпускной канал 17 - до внутренней мертвой

10

25

15 20

30

35

40

45

0

точки. Все каналы 14 - 17 выполнены с возможностью перекрытия их наружной поверхнос-тыо поршней 7 - 10.

Механизм синхронизации движения поршней.выполнен в виде маховика 20, установленного эксцентрично относительно валов 4,18 и 19 и снабженного диаметральным пазом 21 и двух кривошипов 22 и 23, взаимодействуюш;их с диаметральным пазом 21 маховика 20.

Кривошип 22 связан с наружным полым валом 19 и соответственно с поршнем 10. Кривошип 23 связан с внутренним полым валом 18 и соответственно с поршнями 7 и 9, центральный вал 4 связан с кривошипом 22 перемычкой 24. Кривошипы 22 и 23 для уменьшения контактных напряжений снабжены сухарями 25 и 26.

Изменением межосевого расстояния „е можно менять объем камеры сгорания и тем самьм уменьшать или увеличивать массу единичного заряда, т.е. уменьшать или увеличивать мош,- ность двигателя. Изменение межосевого расстояния осур;ествляют, например, винтовой парой 27 (фиг. 1), которая смещает корпус блока кольцевых камер относительно картера маховика.

Роль ресивера выполняет противо- точный теплообменник, позволяющий нагревать сжатый воздух. Ось маховика 20 параллельна оси коаксиальных валов 4,18 и 19 и смещена на величину, равную 0,4-0,95 величины эксцентриситета кривошипов 22 и 23. Двигатель снабжен устройством (например, винтовой парой), позволяющим изменять зто смещение.

Нижний предел смещения определяется степенью полезно используемого объема. При межосевом расстоянии, меньшем 0,4 величины эксцентриситета кривошипа, полезно используемый объем кольцевой камеры становится менее 25%,. повышение межосевого расстояния выше 0,95 приводит к тому, что на поршень и камеру сгорания остается сектор менее 15 °, что приводит к резкому уменьшению сечений впускного и выпускного окон.

В предлагаемом двигателе удается достигнуть высоких степеней расш ире- ния при сохранении традиционных для карбюраторных двигателей или несколько меньших степеней сжатия, что позволяет повысить тепловой КПД.

Степень сжатия в таком двигателе определяется отношением рабочего (максимального) объема одного сектора компрессионной кольцевой камеры к объему камеры сгорания, а степень расширения определяется отношением рабочего (максимального) объема одного сектора рабочей кольцевой камеры к объему камеры сгорания.

Так как рабочие объемы секторов компрессорной и рабочей кольцевых камер можно выбирать независимо друг от друга, то имеется возмож- ность увеличить степень расширения до 16-24 при сохранении степеней : сжатия 5-9, что позволяет повысить тепловой КПД двигателя до 47-49% против 32-33% теплового КПД обычных карбюраторных двигателей.

Кольцевая камера с двумя поршнями и механизмом синхронизации работает следующим образом (фиг.2-5).

Поршни А и В (фиг.2) разделяют объем кольца на два сектора АВ и ВА. Секторы функционально соответствуют цилиндрам двигателя Отто. Фиг, 2 соответствует внутренней мертвой точке сектора ВА и наружной мертвой точке сектора АБ и соответствующее положение кривошипов 22 и 23.

Б секторе ВА расширение (рабочий ход или впуск), в-секторе АВ выхлоп или сжатие (фиг, 3).

При повороте маховика на 90° (фиг. 4) работа двигателя характеризуется максимальной скоростью поршня В и минимальной скоростью поршня А. Скорость движения поршней пропорциональна расстоянию между кривошипом 22,23 и осью вращения маховика 20, которое максимально в этом случае для кривошипа 23 и минимально для кривошипа 22,

На фиг,5 (поворот маховика на 135 показаны завершение расширения в секторе ВА и выхлоп в секторе АВ.

При повороте маховика на 180° поршни и кривошипы меняются местами, в секторе АВ внутренняя мертвая точка, а в секторе ВА наружная мертвая точка.

Двигатель работает следующим образом.

В двух кольцевых камерах 11 и 12 (фиг.1) осуществляют четырехтактный цикл. В компрессорной камере 11 производят впуск и сжатие рабочей

0

5

0

сь5еси, Б рабочей кольцевой камере 12рабоЧИЙ ход и ,

Схема работы компрессорной кольцевой 11 представлена на фиг, 6-9.

Впускной канал 14 компрессорной камеры 11 открывается задним (по ходу движения) срезом поршня В, и топ- ливовоздушная смесь засасывается через карбюратор в сектор ВА, а в секторе АВ происходит сжатие топливо- воздушной смеси.

В момент, соответствующий наружной мертвой точке сектора ВА, поршень А закрывает впускной канал 14, и начинается процесс сжатия топливо- воздушной смеси. По достижении 4-6- кратного уменьшения объема сектора ВА задний срез поршня А открывает перепускной канал 15, и топливовоз- душная смесь вытесняется в ресивер 13.

В рабочей камере за 15-45 до .. внутренней мертвой точки задний срез поршня В открывает перепускной канал 16, и сжатая топливовоздушная смесь из ресивера 13 поступает в сектор рабочей кольцевой камеры 12, 0 за 5-15° до внутренней мертвой точки передний срез поршня А закрывает перепускной канал 16, В секторах ра- .бочей кольцевой камеры 12 топливо- воздушная смесь дожимается на 0,5- 2 единицы степени сжатия. Во внут5

5

0

ренней мертвой точке или несколько ранее (на 2-3 ) производят ние топливовоздушной смеси, топливо сгорает, и газы производят полезную работу (рабочий ход), в это время в секторе АВ рабочей кольцевой камеры 12 осуществляют выхлоп.

Формула изобретения

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с двумя статорами, установленный в корпусе центральный вал, жестко закрепленные на валу роторы и две пары поршней, размещенные парами в соответствующих статорах с образованием кольцеобразных компрессорной и рабочей камер, связанных между собой при помощи ресивера,

причем один из поршней компрессорной камеры жестко связан с одним из поршней рабочей камеры, а другой поршень компрессорной каь5еры закреплен на

5

центральном валу, в статоре компрессорной камеры выполнены впускные и перепускные каналы, а в статоре рабочей камеры - перепускные и выпускные каналы, отличающийся тем что, с целью повьшения эффективности, он снабжен механизмом синхронизации движения поршней и двумя полыми коаксиальными валами, причем внутренний полый вал размещен коаксиально на центральном валу, а наружный - на внутреннем, связанные между собой поршни компрессорной и рабочей кольцеобразных камер размещены на внутреннем полом валу, а другой поршень рабочей камеры связан с наружным полым валом, перепускные каналы обеих камер расположены до внутренней мертвой точки по ходу вращения ротора, впускной канал компрессорной ка

меры расположен за внутренней мертвой точкой, а выпускной канал рабочей секции - до внутренней мертвой точки перед перепускным каналом, и все каналы выполнены с возможностью перекрытия их наружной поверхностью поршней.

2, Двигатель по п. 1, о т л и- чающийся тем, что механизм синхронизации движения лопаток выполнен в виде маховика, установленного эксцентрично относительно валов и снабженного диаметральным пазом, и двух кривошипов, взаимодействующих с диаметральным пазом маховика и связанных с соответствующими валами.

3, Двигатель по пп. 1 и 2, о т - ичающийся тем, что ресивер выполнен в виде теплообменника.

л

Изобретение м.б. использовано в автомобильном, тракторном и судовом двигателестроении. Цель изобретения - повышение эффективности работы двигателя. Для этого, он снабжен механизмом синхронизации движения поршней и двумя полыми коаксиальными валами 18 и 19. Внутренний полый вал 18 размещен коаксиально на,центральном валу 4, а наружный вал 19 - на 1 V внутреннем валу 18. Связанные между собой поршни 7 и 9 компрессорной и рабочей кольцеобразных камер 11 и 12 соотв. размещены на валу 18, а поршень 10 камеры 12 связан с валом 19, Перепускные каналы обеих камер расположены до .внутренней мертвой точки (BtiT) по ходу вращения ротора, впускной канал камеры 11 расположен за ВМТ, а выпускной канал камеры 12 - до ВМТ перед перепускным каналом. Все каналы выполнены с возможностью перекрытия их наружной поверхностью поршней 7,8,9,10. Меха лизм синхронизации выполнен в виде маховика 20, установленного эксцентрично относит, валов 4,18,19 и снабженного диаметральным пазом 21, и двух кривошипов 22 и 23, взаимодействующих с пазом и связанных с валами 19 и 18 соотв. 2 з.п. ф-лы. i 9 ил. /2/ § с/) с :& СО 9д 00 -г JJ -27 фаг.1

23

20 21

Фиг. г

Фиг.з

Фиг.

го

Фиг. 6

Фиг. 5

i

Фиг

Фиг. 8

Фиг.9