Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння

1 Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння, що містить принаймні дві секції, одна з яких є компресорною, а інша - робочою, у кожній секції встановлені жорстко закріплені на валу двигуна ротори-поршні, виконані у формі плоских кулачків із криволінійною робочою поверхнею, велика частина якої є циліндричною поверхнею, концентричною поверхні порожнини корпуса, а менша частина виконана у вигляді плавного виступу, що контактує з поверхнею порожнини корпуса, причому робоча поверхня роторів кематично зв'язана з рухливими затворами, жорстко закріпленими на валах, рівнобіжних осі вала двигунам установленими у впускному і випускному каналах корпуса, при цьому циліндрична поверхня затвора компресорної секції звернена проти, а аналогічна поверхня затвора робочої секції - по напрямку обертання вала двигуна, циліндричні поверхні затворів прилягають до циліндричних поверхонь роторів-поршнів, а в ТІЛІ затворів виконані наскрізні канали, розташовані концентричне валам затворів, ВІЛЬНІ КІНЦІ валів затворів за допомогою кулачкових механізмів з'єднані з валом двигуна, при цьому порожнини секцій сполучені між собою каналом із клапанним чи золотниковим механізмом, що містить привід від вала двигуна, який відрізняється тим, що переріз кільцевої порожнини компресорної секції має форму витягнутого прямокутника, переріз порожнини робочої секції квадратовий або близький до квадратового, а об'єм робочої секції більшимоб'єму компресорної секції 2 Двигун по п 1, який відрізняється тим, що поверхні порожнини компресорної секції виконані з матеріалу з високою теплопровідністю, а поверхні порожнини робочої секції - з матеріалу з низькою теплопровідністю Корисна модель відноситься до двигунобудування, може бути використаний для перетворення енергії згоряння палива в механічну енергію Існує роторно-поршневий двигун Ванкеля (Вишняков Н Н , Вахламов В К та ІНШІ Автомобіль Основи конструкції - М Машинобудування, 1986 - С 12 - 24) з прямокутним перетином порожнини, укладеної між корпусом і ротором Форма порожнини, ротора і кінематика його руху взаємозалежні так, що не дозволяють одержати розходження між ступенем стиску і розширення Крім того, однакові геометричні форми і розміри порожнин, де відбуваються ці процеси не дозволяють одержати розходження в площі тепловідводу з метою підвищення ККД двигуна Відома також схема роторно-поршневого двигуна по патенту України № 13145, у якого порожнина розділена принаймні на дві секції компресорну і робочу де можна позбутися цього впливання Однак цей двигун не існує оскільки для нього не запропоновані ще необхідні системи і вузли, що забезпечують його роботу, зокрема системи забезпечення його припустимої теплонапруженості і навіть не визначені оптимальні співвідношення форм і розмірів секцій В основу корисної моделі поставлена задача зменшення нагрівання роторно-поршневого двигуна по патенту України № 13145 одночасно з підвищенням його коефіцієнта корисної дії (ККД) шляхом оптимізаци форми і розмірів порожнин і властивостей матеріалів поверхонь їхніх стінок Поставлене завдання вирішено таким шляхом У відомому роторно-поршневому двигуні внутрішнього згоряння, що містить принаймні дві секції, одна з яких є компресорною, а інша - робочою, у кожній секції встановлені жорстко закріплені на валу двигуна ротори-поршні, виконані у формі плоских кулачків із криволінійною робочою поверхнею, велика частина якої є циліндричною поверхнею, концентричною поверхні порожнини корпуса, СО (О 1163 а менша частина виконана у виді плавного виступу, що контактує з поверхнею порожнини корпуса, причому робоча поверхня роторів кинематично зв'язана з рухливими затворами, жорстко закріпленими на валах, рівнобіжних осі вала двигуна і установленими у впускному і випускному каналах корпуса, при цьому циліндрична поверхня затвора компресорної секції звернена проти, а аналогічна поверхня затвора робочої секції - по напрямку обертання вала двигуна, циліндричні поверхні затворів прилягають до циліндричних поверхонь роторів-поршнів, а в ТІЛІ затворів виконані наскрізні канали, розташовані концентричне валам затворів, ВІЛЬНІ КІНЦІ валів затворів за допомогою кулачкових механізмів з'єднані з валом двигуна, при цьому порожнини секцій повідомлені між собою каналом із клапанним чи золотниковим механізмом, що містить привод від валу двигуна, переріз кільцевої порожнини компресорної секції має форму витягнутого прямокутника, переріз порожнини робочої секції квадратовий або близькийдо квадратового, а об'єм робочої секції більше об'єму компресорної секції Окрім цього поверхні порожнини компресорної секції виконані з матеріалу з високою теплопровідністю, а поверхні порожнини робочої секції - з матеріалу з низькою теплопровідністю На фігурі зображений поздовжній розріз двигуна Порожнина 1 компресорної секції має переріз у формі витягнутого прямокутника, а переріз порожнини 2 робочої секції - квадратовій або близький до квадратового Поверхні порожнини 1 мають високу теплопровідність, а порожнини 2 - низьку Для цього секції двигуна можуть бути виконані або з різних матеріалів, або (у разі використання одного матеріалу) відрізнятися матеріалом зносостійких покрить поверхонь порожнин Об'єм порожнини 2 більше об'єму порожнини 1 При роботі двигуна у порожнині 1 здійснюється стиснення паливної суміші, а у порожнині 2 - її згоряння та такт розширення згідно робочому циклу відомого двигуна Наведена сукупність особливостей у розмірах порожнин та властивостях їх поверхонь забеспечує наступне В порожнині 1 компресорної секції співвідношення площини стінок до об'єму порожнини більше, ніж у робочій порожнині 2 Тому тепло з порожнини 1 краще відводиться у її стінки Не заважає цьому і матеріал поверхонь стінок, маючий високу теплопровідність Робота по стисненню газу у порожнині з гарним тепловіддаванням зменшується, що сприяє підвищенню ККД двигуна У порожнині 2 робочої секції навпоки менше співвідношення площини стінок до об'єму погіршує віддавання тепла від продуктів згоряння палива в стінки порожнини Цьому заважає і матеріал поверхонь стінок, маючий низьку теплопровідність Внаслідок цього тепло від згоряння палива більше витрачається на розширення газів (корисну роботу), ніж на нагрів стінок, що також підвищує ККД двигуна та зменшує завдяки цьому його нагрів Оскільки об'єм робочої секції 2 перевищує об'єм компресорної секції 1, то ступінь розширення газів у двигуні більше ступіні їх стиснення За рахунок збільшення об'єму розширення гази здійснять більшу корисну роботу Це збільшить ККД двигуна, в наслідок чого також зменшиться частина тепла, марно витрачємого на нагрів стінок Таким чином, знайдені співвідношення форм і розмірів порожнин секцій, а також матеріалів їх поверхонь дозволять збільшити ККД двигуна при одночасному зниженні його теплової напруженості і створюють передумови для проектування високоекономічних роторно-поршневих двигунів Зменшиться навантаження і на систему охолодження двигуна, що спростить її будову ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90