Многотопливный роторный двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02B53/00 

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности в силовых установках различных машин, например мотоциклов, автомобилей и др.

Цель изобретения - разработка такой конструкции, в которой возможно использование различных сортов и даже видов топлива, осуществление такого перехода с одного на другой без остановки двигателя, возможность управления этими переходами дистанционно или с помощью автоматики, повышение эффективности работы двигателя, т.е. повышение его КПД.

Цель достигается тем, что всасывание рабочей смеси или воздуха осуществляется через отверстия в торцевой крышке компрессионной ступени, в ней же за всасывающими отверстиями по ходу ротора установлены несколько поворотных вставок с эксцентрично расположенными перепускными отверстиями. Каждая вставка имеет возможность поворачиваться на 360° вокруг своей оси. В зависимости от положения этого перепускного отверстия относительно всасывающего отверстия в торцевой крышке статора, т.е. его расстояния от всасывающего отверстия и от оси статора, меняется величина перепускаемого заряда от 0 до

максимальной величины Нулевая величина будет тогда, когда перепускное отверстие закрыто телом статора, а максимальное, когда это отверстие имеет максимальное расстояние от всасывающего отверстия. Наличие нескольких вставок позволяет широко менять степень сжатия Перепуск излишнего заряда производится во всасывающий трубопровод идущий от карбюратора или воздушного фильтра к всасывающему отверстию. Управление поворотом этих вставок производится с помощью шагового электродвигателя с шестеренной передачей или другого исполнительного механизма из кабины водителя или с помощью автоматики

Для повышения эффективности работу двигателя, т е. повышения его КПД, ротор выполнен в виде равнобедренного треугольника с усеченными вершинами, а две лопатки имеют ось качания вне цилиндрической части статора и такую кривизну, что обеспечивается постоянный контакт рабочего конца этих лопаток с телом статора Этим ликвидируются мертвые зоны.

Наличие 6 выступов ротора и 4 лопаток в компрессионной и рабочей ступенях обеспечивает 3 полных цикла 4-тактного двигасл

с

со ю со

СП

о го

с

теля за один оборот ротора, т.е. двигатель работает как 6-цилиндровый поршневой д« :гатель.

На фиг. 1 показан разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг, 1 и 2.

Двигатель состоит из двух ступеней: компрессионной и рабочей. Компрессионная ступень состоит из статора 1, крышек 2 и 7. ротора 3, лопаток 4 с осью поворота вне цилиндрической полости статора и изогнутых так, что обеспечивается постоянный контакт рабочих концов лопаток с телом ротора, поворотных вставок 10, шестерен вставок 18, центральной шестерни 19 и привода (не показан), связанного с шестерней 19. В крышке 2 имеются отверстия 20 для всасывания рабочей смеси или воздуха, в этой же крышке установлены поворотные вставки 10 с отверстиями 21, которые гибкими трубопроводами 14 соединены со всасывающими магистралями, идущими от карбюратора или воздушного фильтра к отверстию 20. В статоре 1 предусмотрены каналы 22 для пропуска сжатых газов к рабочей ступени.

Рабочая ступень состоит из статора 5, крышек б и 7, ротора 8, лопаток 9 такой же конструкции как и в компрессионной ступени, маховика 15, клапанного механизма и кулачкового диска 12 и 13. В статоре 5 предусмотрены места для установки свечи или форсунки 11, каналы, являющиеся продолжением каналов 21 компресионной ступени, и каналы 23 для выброса отработанных газов. Роторы 3 и 8 соединены между собой шлицевым соединением. В обеих ступенях имеются полости в статорах для охлаждения 24, уплотнения 17, подшипники 16 и опоры для крепления двигателя к раме 18.

Предлагаемый двигатель может быть использован для разных видов топлива, т.е. как карбюраторный двигатель, так и дизельный, но для этого необходимо вместо карбюратора установить топливный насос, а вместо свечи форсунку.

Двигатель работает следующим образом.

Рабочая смесь или воздух подводится к всасывающему отверстию 20. ротор, вращаясь против часовой стрелки, своими выступами всасывает рабочую смесь в камеру, образованную статором 1, крышками 2 и 7. ротором 3 и лопатками 4. Такт всасывания начинается после того, как выступ ротора, пройдя всасывающее отверстие 20. начинает отходить от него в сторону следующей лопатки. Такт заканчивается, когда эти газы отсекутся от выступа этой следующей лопаткой. По окончании такта всасывания второй

выступ ротора начинает такт сжатия. Начало такта сжатия - момент, когда отверстие 20 закроется телом выступа ротора. Конец такта сжатия - момент, когда эти газы отсекутся

от выступа ротора следующей лопаткой. В случае, если топливо, используемое в данное время, не требует степени сжатия, обусловленное конструкцией двигателя, то излишнее количество газов перепустится

через отверстие 21, вставки 10 путем ее поворота на определенный угол, выводя это отверстие 21 из зоны закрытой телом ротора. Эти излишки по гибкому трубопроводу 14 возвратятся в газовую магистраль от кар5 бюратора или воздушного фильтра. Вращаясь, ротор сжимает оставшиеся в камере газы до требуемого давления и выталкивает их в канал 22 рабочей ступени, где выпуск ь газов в рабочую камеру регулируется кла0 панным механизмом 12. Поворотные вставки с перепускными отверстиями при О перепуске рабочего заряда установлены так, что все перепускные отверстия закрыты телом ротора. При необходимости перепу5 ска какого-то количества заряда шаговым эл.двигателем, поворачивается центральная шестерня 19, которая поворачивает шестерни 18 вставок, вместе с которыми поворачиваются сами вставки, благодаря

0 чему перепускные отверстия входят в рабочую зону сжатия компрессионной ступени. В зону сжатия входят сначала перепускные отверстия ближних к всасывающим отверстиям вставок, а затем более удаленных.

5 Поворот вставок 10 осуществляется по воле водителя включением шагового электродвигателя или какого-то другого, или с помощью автоматики, которые воздействуют на поворот центральной шестерни 19, которая по0 ворачивает шестерни вставок 18, вместе с которыми поворачивается и сама вставка. В случае, если нет необходимости в регулировании степени сжатия шестерни 18 могут быть отключены от вставок. Газ, подойдя к

5 рабочей ступени, поступает в камеру сгорания только в тот момент, когда ротор рабочей ступени примет исходное положение и откроется клапан клапанного механизма 12. После поступления в камеру сгорания газов

0 клапан закрывается и на свечу подается искра - начинается рабочий ход. Вращаясь, ротор вторым выступом производит такт вы- хлопа;

Поскольку эти лопатки подпружинены,

5 то они всегда прижаты одним своим концом к телу ротора, а другим концом - к гнезду в теле статора. При работе с одной (выпуклой) стороны лопатки возникает давление в компрессионной ступени от давления сжимаемых газов, а в рабочей от давления газов

сгорания. Это давление воспринимается лопатками и чем больше давление газов, тем больше прижимаются лопатки одним концом к ротору, а другим - к гнезду в статоре. При скольжении лопатки по ротору происходит как бы скобление лопаткой ротора. Поэтому требование двигателя к чистоте рабочей смеси, воздуху, топливу такие-же, как для поршневых двигателей.

Таким образом, каждый выступ производит одновременно два такта: с одной стороны всасывание, а с другой сжатие в компрессионной ступени и рабочий ход с одной и выхлоп с другой в рабочей ступени. В целом же двигатель работает по четырехтактному циклу.

Формула изобретения 1. Многотопливный роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с внутренней цилиндрической рабочей полостью, разделенной на две части - компрессорную и рабочую, впускными и выпускными каналами, ротор с поршнями, установленный соосно с полостью корпуса, подпружиненные лопатки,выполненные поворотными и установленные в ней с возмож0

5

ностью контакта с ротором, и перепускной канал с органами газораспределения, соединяющий компрессорную и рабочую части, отличающийся тем, что компрессорная часть дополнительно снабжена цилиндрическими вставками, установленными в боковой стенке корпуса с возможностью поворота и на одинаковом расстоянии от оси вращения ротора, имеющими эксцентрично расположенные отверстия, связанные перепускными каналами с впускным патрубком и выполненные с возможностью полного или частичного перекрытия их боковой поверхностью ротора.

2. Двигатель по п. 1,отличающий- с я тем. что лопатки выполнены изогнутыми, а ось их поворота расположена за пределами цилиндрической поверхности полости.

3. Двигатель по п. 1,отл ича ющйй- с я тем. что отверстия вставок компрессорной части располагаются под различными углами к радиальным плоскостям, проходящим через их оси вращения, а сами вставки

связаны между собой синхронизирующим механизмом.

21

рц&1

11

i

гв

фиг.з

J3