Роторный двигатель внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 6505 РЕСПУБЛИК 02 В 53/О. 3. Жад 3 ИД;". 1 к1у,ЕТЕНИЯ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ 024840, лик, 1977.ИГАТЕЛЬ ВН РЕН нергетике, а внутреннеоляет повывнутреннего го применежит нагнета машины, тветственно лительными индрические ими выемка(л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИПРИ ГКНТ СССР(54) РОТОРНЫЙ ДВНЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к эименно к роторным двигателямго сгорания. Изобретение позвсить КПД роторного двигателясгорания и расширить область ения, Роторный двигатель содертельную и расширительнуюкаждая иэ которых имеет соокорпусы 3 и 4 с газораспреде. каналами, которые имеют цилполости 7 и 22 с цилиндрическй ми 8 и 20, в которых установлены роторы с шарнирно связанными. с ними поршнями- рычагами 11 и 26, кинематически связанными с неподвижными осями 13 и 31. Шарниры 14 и 30, связывающие роторы 8 и 20 с поршнями-рычагами, выполнены в виде ступенчатых втулок с диаметральными отверстиями 15 и 33, сопряженными с поршнями-рычагами. Расширительная машина имеет по меньшей мере одну камеру сгорания 37, выполненную в теле ротора 24 с возможностью периодического сообщения с выходным окном 19 нагнетательного канала 17 и отверстием форсунки 21, расположенными на поверхности выемки корпуса 4 последовательно по ходу вращения ротора, причем выемка 20 корпуса и нагнетательный канал расположены в соответствии с неравенством а - а ( аэ. 3 э,п. ф-лы, 3 ил.переменного объема, а выемка 8 в корпусе 3 выполнена с радиусом образующей ее поверхности, равным радиусу их ротора, Шарнир 14 связи ротора 10 и рычагов поршней выполнен в виде втулки с диаметральным отверстием 15, сопряженным с поршнем- рычагом.Выходной канал 16 нагиетательной машины 1 связав с иагиетательным каналом 17 расширительной машиной 2 через регеиеративный теплообмеиник 18 с входным окном нагветательного канала 19 расширительной машины, расположенного на поверхности выемки 20 корпуса расширительной машины 2, совместно с выходным отверстием форсунки 21 последова 40 45 тельно по ходу вращения ротора, причемвыемка 20 корпуса и нагиетательный каналрасположены в соответствии с неравенством а 1 а 2 аз,где а 1 - угловое расстояние между передней кромкой окна 19 нагнетательного канала 17 и передней кромкой выемки корпуса по ходу вращения ротора;а 2 - угловое расстояние между наиболее удаленными кромками камеры сгорания в сечении, перпендикулярном оси ротора; 55 Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторным поршневыммашийам, а именно к роторным двигателямвнутреннего сгорания,Целью изобретения является повышеиие коэффициента полезного действия роторного двигателя внутреннего сгорания, атакже расширение области применения роторных двигателей внутреннего сгорания,На фиг,1 показана принципиальная схема роториого двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 - расширительная машина,поперечный разрез; на фиг,3 - то же, продольный разрез.Роторный двигатель внутреннего сгораиия содержит роторные нагнетательную 1 ирасширительную 2 машины, каждая из которых имеет соответственно корпус 3 и 4 сгазораспределительными каналами. Нагнетательная машина имеет впускной канал 5, 20который может быть связан с воздушнымфильтром 6, цилиндрическую полость 7 свыемкой 8 на ее поверхности, рабочий вал9, ротор 10 с поршнями-рычагами 11 и 12,кииематически связанными между собой и 25с неподвижной осью 13, жестко закрепленной в корпусе 3, причем ротор размещенв полости 7 эксцентрично с"возмокностьювращения соосио выемке корпуса с образованием в полости корпуса рабочих камер 30 аз - угловое расстояние между задней кромкой окна 19 нагнетательного канала 17 и задней кромкой выемки корпуса по ходу вращения ротора.Расширительная машина 2, также как и нагнетательная машина 1, имеет корпус 4 с цилиндрической полостью 22 и выемкой 20 на ее поверхности, рабочий вал 23, установленный на нем, ротор 24 с поршнями-рычагами 25 и 26, шарнирно связанными между собой соответственно шарнирами 27 и 28, с ротором 24 - шарнирами 29 и 30, и неподвижной осью 31, жестко закрепленной в корпусе 4. Ротор 24 размещен в полости 22 эксцентрично с воэможностью вращения соосио выемке 20 корпуса 4 с образованием в полости 22 камер переменного объема. Выемка 20 выполнена с радиусом образующей ее поверхности, равным радиусу ротора 24. Шарнир 29, как и шарнир 30, выполнен в виде установленной в роторе ступенчатой втулки 32 с диаметральным отверстием 33, сопряженным с поршнем-рычагом 25, причем ее боковые части 34 имеют диаметр, меньший, чем диаметр ее центральной части, в которой выполнено отверстие для поршня-рычага, Ротор 24 выполнен в осевом направлении с большим размером, чем размер рабочей полости, на величину, по меньшей мере равную длине боковых частей 34 шарниров а на части 35 ротора, расположенной за пределами полости 22,выполнено уплотнение 36, например упругое, лабиринтное или воздушно-масляное. Расширительная машина имеет камеру 37 сгорания, расположенную в теле ротора 24, выполненную на его поверхности в виде выемки 38, например цилиндрической с тангеициальиым каналом 39, с воэможностью периодического сообщения с форсункой 21 .и через газораспределительный иагнетательный канал 17 с нагнетательной машиной 1, Роторный двигатель внутреннего сгорания дополнительно снабжен продувочным каналом 40, связанным с выходным каналом 16 иагиетательной машины 1, а его выходное окно расположено между передней кромкой выемки корпуса и передней кромкой окна 19 нагнетательного канала 17 по ходу вращения ротора. На выходном канале 41 установлена поворотная заслонка 42 с возможностью регулирования подачи отработавших газов к регенеративному теплообмениику 18, расположенному в нагнетательном канале 17.Избыток отработавших газов направляется по каналу 43 в глушитель 44.Роторный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При вращении ротора 10 нагнетательной машины и ротора 24 расширительной машины двигателя осуществляется сжатие атмосферного, ранее впущенного воздуха, который вытесняется через нагнетательный канал 17 в воздушный тракт регенеративного теплообменника 18, где нагревается (как минимум до температуры самовоспламене- ния топлива) за счет регенерации теплоты отработанных газов, При этом оптимальная степень регенерации поддерживается путем перераспределения потока отработанных газов между регенеративным теплообменником 18 и глушителем 44 при помощи поворотной заслонки 42, Воздух по нагнетательному каналу 17 подается в расширительную машину 2, с момента его сообщения заполняет камеру 37 сгорания до момента их разобщения, при этом в камере 37 сгорания, имеющей температуру стенок калильного воспламенения топлива, образуется интенсивный вихрь, В камеру 37 сгорания форсункой 21 подается порция топлива, в вихре происходит интенсивное смещение воздуха и паров топлива с обогащением периферийного слоя и расслоением в поле центробежных сил, что обеспечивает устойчивое воспламенение и интенсивное сгорание топлива, в том числе и в очень "бедных" смесях при высокой частоте вращения ротора 24, при этом должно соблюдаться условие, чтобы в камере 37 сгорания до момента ее разобщения с каналом нагнетания 17 не произошло повышения давления в результате начального быстрого горения топлива,Сгорание топлива практически происходит при постоянном объеме, так как угловое расстояние между форсункой 21 и задней кромкой выемки 20 больше углового рассеяния между наиболее удаленными кромками камеры 37 сгорания и ее сообщение с объемом рабочей полости 22 происходит после завершения процессов самовоспламенения топлива, начального быстрого горения и быстрого горения в области основных (рабочих) частот вращения ротора 24. При выходе камеры 37 сгорания из выемки 20 в результате действия давления продуктов сгорания топлива на соответствующий поршень-рычаг осуществляется рабочий ход(вращение) ротора 24 и кинематически связанного с ним ротора 10 нагнетательной машины,Продукты сгорания расширяются и с момента сообщения объема рабочей полости, заключенного между смежными поршнями-рычагами 25 и 26, с выхлопным каналом 41 удаляются через газовый тракт регенеративного теплообменника 18 и глушитель 44Количество рабочих циклов за один оборот ротора 24 соответствует количеству поршней-рычагов, При этом в связи с особенностью кинематической связи поршень - рычаг - ротор (особенно при оптимальном числе поршней-рычагов, равном трем) в целом двигатель имеет высокий и относительно равномерный крутящий момент.С целью облегчения запуска двигателя устанавливается свеча накаливания, а сжатый воздух в регенеративном теплообменнике нагревается с помощью горелки 45,Для снижения теплоотдачи камера 37 сгорания выполняется из материала с низкой теплопроводностью, например керамики, и отделяется от ротора воздушными каналами. Формула изобретения1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий роторные нагнетательную и расширительные машины, каждая из которых имеет корпус с газораспределительными каналами, цилиндрической полостью и выемкой на ее поверхности, рабочий вал, и установленный на валу ротор с рычагами-поршнями, шарнирно связанными между собой ротором и неподвижной осью,закрепленной в корпусе, причем ротор каждой машины размещен в полости корпуса эксцентрично с возможностью вращения соосно выемке корпуса с образованием в полости корпуса рабочих камер переменного объема, а выемки в корпусе обеих машин выполнены с радиусом образующей ее поверхности, равным радиусу их роторов, шарнир связи ротора и рычагов-поршней выполнен в виде установленной в роторе втулки с диаметральным отверстием, сопряженным с поршнем-рычагом, а расширительная машина имеет по меньшей мере одну камеру сгорания, выполненную с возможностью периодического сообщения с форсункой и через нагнетательный газораспределительный канал с нагнетательной машиной, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности смесеобразования и сгорания, камера сгорания расположена в теле ротора и выполнена в виде выемки на его поверхности, а выходные окна нагнетательного канала и отверстие форсунки расположены на поверхности выемки корпуса расширительной машины, последовательно по ходу вращения ротора, причем выемка в корпу,е и нагнетательный канал расположены в соответствии со следующим неравенством:а 1 а аЗ где а 1 - угловое расстояние между передней кромкой окна нагнетательного канала и передней кромкой выемки корпуса по ходу вращения ротора; 5а 2 - угловое расстояние между наиболее удаленными кромками камеры сгораниясечении, перпендикулярном оси ротора;аз - угловое расстояние между задней ромкой окна нагнетательного канала и за ней кромкой выемки корпуса по ходу враЩения ротора.2. Двигатель по пЛ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительно снабжен продувочнцм каналом,.связанным с выходом нагне тательной машины, его выходное окно расположено между передней кромкой вымки корпуса и передней кромкой окна нанетательного канала по ходу вращения ото ра. 203. Двигатель по п.1, отл ича ю щийс я тем, что, с целью повышения его ресурса и герметичности рабочей полости за счет возможности увеличения толщины поршня-рычага, втулка шарнира выполнена ступенчатой, а ее боковые части имеют диаметр, меньший, чем диаметр ее центральной части, в которой выполнено отверстие для поршня рычага, а ротор выполнен в осевом направлении с большим размером, чем размер рабочей полости на величину, по меньшей мере равную длине боковых частей шарниров, а на части ротора, расположенной за пределами рабочей полости, выполнено уплотнение.4. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения теплоиспользования, он дополнительно снабжен регенеративным теплообменником, расположенным в нагнетательном канале, а на выхлопном канале установлена поворотная заслонка с возможностью регулирования подачи отработавших газов к регенеративному теплообменнику,16 б 5052 Составитель А. Мэханькодактор И, Горная Техред М.Моргентал Корректор С Шев венно-издательский комбинат "Патент", с. Ужгород, ул. Гагар рои акаэ 2377 ВНИИПИ Госуд Тираж 349 Под венного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб. сноекрытиям при ГКНТ СССР5