Роторно-поршневой двигатель Советский патент 1993 года по МПК F02C5/00 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к ротор- но-поршневым, и может быть использовано на транспортных и стационарных машинах.

Цель изобретения снижение токсичности выхлопа двигателя и уменьшение удельного расхода топлива.

На фиг. 1 показана, схема двигателя 0 сборе; на фиг, - поперечный разрез корпуса двигателя; на фиг, 3 - вид eiepxy на камеру егевзния в поршне: на фиг. 4 - разрез по кольцам и кольцевым канавкам.

Двигатель содержит двухсекционный корпус 1. рабочий вал 2, который соединен через муфту 3 с рабочим валом винтового

маслозаполненного компрессора 4, на другом конце которого закреплен осевой вентилятор 5. На компрессоре 4 установлен воздушный фильтр 6, а корпус двигателя 1 установлен на маслобаке 7. Система охлаждения и смазки включает в себя радиатор S и масляный радиатор 9. На рабочем валу 2 установлен сферический роторный поршень

10,который имеет три клиновидных выемки, которые образуют с частью сферической полости корпуса 1 двигателя рабочую камеру

11,которая уплотнена малым неразрезным кольцом 12 и большим неразрезным кольцом 13, установленных в кольцевых канавках поршня 10. На периферии корпуса 1

00

го

00

ел о

00

OJ

двигателя установлены камеры расширения 14, которые имеют газоотводные каналы 15, перекрытые управляющими клапанами 16. Каждая последующая камера расширения 14 и ее впускное окно имеет больший объем и размер, чем предыдущая камера расширения 14 и ее впускное окно (при отсчете в направлении вращения поршня). В каждой секции корпуса 1 установлены свечи 17, (по две свечи на каждую секцию), оси которых установлены под углом друг к другу (вторая свеча не показана). В каждой секции корпуса 1 выполнены отверстия для подачи сжатого воздуха 18, в которых установлены трубки 19 для подачи легкого жидкого топлива. Кроме того, в каждой секции корпуса 1 выполнены отверстия для подачи сжатого горючего газа (на фиг. не показаны). Отверстия 18 для подачи сжатого воздуха и отверстия для подачи сжатого горючего газа размещены под углом друг к другу. Для выпуска отработавших газов в каждой секции корпуса 1 выполнен выпускной коллектор 20 и выпускной трубопровод 21. Гарантированный контакт неразрезных колец 12 и 13 со сферической полостью корпуса 1 осуществлен при помощи кольцевых гофрированных пружин (эспандеров) 22 и 23, уложенных в дно кольцевых канавок поршня 10.

Двигатель в сборе работает следующим образом. После запуска рабочий вал 2 через муфту 3 передает крутящий момент валу винтового маслозаполненного компрессора 4, который своими роторами сжимает воздух, поступающий через воздушный фильтр 6 и нагнетает сжатый воздух в маслобак 7, в котором сжатый воздух отделяется от масла и подается в каналы сжатого воздуха 18. Сжатый воздух распыливает легкое жидкое топливо, выходящее из трубки 19, и подает горючую смесь в рабочую камеру 11. Зажигание горючей смеси производится свечами 17. Фронт пламени поджигает всю рабочую смесь при постоянном объеме рабочей камеры 11. При перемещении поршня рабочая камера 11 последовательно проходит камеры расширения 14, в которых происходит расширение продуктов сгорания. Т.к. оси камер расширения 14 нормальны основанию клиновидной выемки поршня 10, суммарное давление рабочего тела на основание клиновидной выемки поршня 10 создает тангенциальное усилие и позволяет получить на рабочем вале 2 крутящий момент. Газораспределительный механизм обеспечивает герметичность каждой камеры расширения 14 при помощи клапана 15 в то время, когда рабочая камера 11 соединена с камерой расширения 14. Выпуск продуктов сгорания осуществляется через выхлопной коллектор 20 и выхлопную трубу 21. Давление в рабочей камере 11 не падает до атмосферного из-за того, что сжатый воздух

поступает в рабочую камеру 11 и продувает остатки отработавших газов. До тех пор, пока рабочая камера 11 сообщается с выпускной трубой 21, топливо не поступает в рабочую камеру 11, что обеспечивается механизмом газораспределения. В случае применения сжатого горючего газа, который подается в объеме 1:9, в рабочей камере 11 возможно установить давление в 1,7 МПа, что является оптимальным для зажига5 ния и бездетонационного сгорания газовоздушной смеси. В случае применения тяжелого жидкого топлива впрыск топлива осуществляется через форсунки, установленные на место свечей 16. Смазка внутрен0 ней поверхности корпуса двигателя 1 осуществляется постоянной подачей сжатого воздуха в канал 18, т.к. в сжатом воздухе имеются аэрозоли масла, не задерживаемые второй ступенью сепарации маслобака

5 7.

При вращательном перемещении роторного поршня 10 все три рабочие камеры 11 полностью изолированы друг от друга неразрезными кольцами 12 и 13 и в каждой

0 из трех рабочих камер 11 выполняются все такты отдельного цилиндра поршневого двигателя, кроме такта сжатия, и в них осуществляется три основных рабочих цикла: впуск, рабочий ход и выпуск.

5 Эффективность предлагаемого ротор- но-поршневого двигателя заключается в следующем:

-удельный расход топлива снижен в 1,2-1,25 раза за счет улучшения уплотнения

0 рабочей камеры путем применения неразрезных колец, а также действию продуктов сгорания на большом радиусе, чем это имеет место в двигателях Ванкеля или поршневых двигателях;

5 - максимально эффективный к.п.д обеспечивается при работе на сжатом горючем топливе, когда устанавливается давление газовоздушной смеси в 1,7-2,2 МПа при давлении нагнетания 0,9 МПа одноступен0 чатого маслозаполненного компрессора;

-снижена токсичность отработанных газов в 1,3-1,5 раз по сравнению с поршневыми двигателями и двигателями Ванкеля в связи с меньшим расходом топлива, а также

5 турбулизации и, как результат, доокисления продуктов сгорания.

Формула изобретения 1. Роторно-поршневой двигатель, содержащий полый корпус, в котором на пря- мом рабочем валу установлен ротор,

несколько камер расширения с последовательно изменяющимися объемами, причем каждая камера расширения имеет собственный газоотводящий канал, с площадями впускных окон, меняющихся по ходу вращения ротора, клиновидные камеры сгорания, устройства сжатия и подачи топливной смеси, системы зажигания, охлаждения и смазки, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности и уменьшения удельного расхода топлива, камеры расширения размещены на периферии полого корпуса, выполнены с объемами и площадью впускных окон, последовательно увеличивающи0

мися в направлении вращения ротора, газо- отводящие каналы снабжены общим выхлопным коллектором, а каждом из которых установлен управляемый клапан, а оси камер расположены тангенциально.

2. Двигатель по п. 1,отличающий- с я тем, что рабочие поверхности полости корпуса и ротора выполнены сопряженными и сферическими, а вокруг каждой рабочей камеры в роторе выполнены цилиндрические канавки, в которых установлены неразрезные кольца, рабочая поверхность которых сопряжена с поверхностью полости.

Роторно-поршневой двигатель содержит полый корпус, в котором на прямом рабочем валу установлен ротор, имеется несколько камер расширения с последовательно изменяющимися объемами. Каждая из камер расширения имеет собственный газоотводящий канал с площадями впускных окон, меняющимся по ходу вращения ротора. Клиновидные камеры сгорания, устройства сжатия и подачи топливной смеси системы зажигания, охлаждения и смазки. Камеры расширения размещены по периферии полого корпуса, выполнены с объемами и площадью впускных окон последовательно увеличивающейся в направлении вращения резстра. Газоотводящие каналы снабжены общим выхлопным коллектором, в каждом из которых установлен управляемый клапан, а оси камер расположены тангенциально. Полость корпуса и поверхность ротора выполнены сферическими и сопряженными между собой. Вокруг каждой рабочей камеры в роторе выполнены цилиндрические канавки, в которых установлены неразрезные кольца, рабочая поверхность которых сопряжена с поверхностью полости. 1 з.п. ф- лы, 4 ил.

Ъг. /

У

ft/ 2

tf

&/е.У