Роторний двигун внутрішнього згоряння

1. Роторний двигун внутрішнього згоряння, що містить корпус та виконану в корпусі робочу порожній й в якій розміщений ротор, який має виступи і установлений з можливістю обертання та контактування з корпусом, а на корпусі виконані впускний та випускний отвори який відрізняється тим, що робоча порожнина, виконана у вигляді трьох сумісних циліндрів, в кожному із яких установлені ротори, при цьому діаметр центрального циліндра більша діаметра бокових рівних між собою циліндрів, центральний ротор виконаний з двома висту 37439 Суттєвими ознаками відомого двигуна, які збігаються з ознаками винаходу, є: корпус з виконаною в ньому робочою порожниною; в робочій порожнині на валу установлений ротор, який має виступи за допомогою яких ротор контактує з корпусом; ротор установлено з можливістю обертання; на корпусі виконані впускні й та випускні отвори; зубчаті колеса (шестірні). Разом з тим, наведена сукупність відомих ознак не забезпечує одержання позитивного технічного результату - підвищення крутного моменту. Найбільші труднощі при роботі двигуна викликає герметизація робочої камери, ущільнення її вершин. При великих частотах обертання радіальні ущільнення пластин під дією значних відцентрових сил сильно прискаються до робочої поверхні корпуса та швидко зношують її. Вібрація пластин спричинює появу на робочій поверхні корпуса поперечних заглиблень. Через це частота обертання вихідного вала двигуна Ванкеля виявилась обмеженою й становила біля 6000 к-в-1. Недоліком двигуна являється також більше (на 10-15%), ніж у сучасних поршневих двигунів експлуатаційні витрати моторного масла та палива. Незважаючи на простоту конструкції, малі габарити і вагу, у двигуна низький ступінь стиснення, високе відношення між площиною поверхні камери згоряння та її об'ємом, незадовільна форма камери згоряння та проблеми з ущільненням робочих зазорів. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення роторного двигуна внутрішнього згоряння в якому за рахунок введення нових конструктивних елементів їх виконання і взаємозв’язку, забезпечується підвищення крутного моменту двигуна за рахунок чого підвищується коефіцієнт корисної дії, підвищується число обертів, розширюється область використання двигуна. Поставлена задача досягається тим, що роторний ДВЗ вміщує корпус, шестірні та виконану в корпусі робочу порожнину в якій розміщено ротор, який має виступи і установлений з можливістю обертання та контактування з корпусом, на корпусі виконано впускний та випускний отвори, згідно з винаходом, робоча порожнина виконана у вигляді трьох сумісних циліндрів, в кожному із яких установлені ротори, при цьому діаметр центрального циліндра більше діаметра бокових рівних між собою циліндрів, центральний ротор виконаний з двома виступами в профілі епітрохоїдної форми, а бокові ротори мають щонайменше по дві симетричних западини відповідні формі виступів центрального ротора, при цьому три узгоджені шестірні установлені на роторах з можливістю контакту і розміщені поза робочою порожниною. Указані ознаки складають суть винаходу, та являються необхідними та достатніми для досягання технічного результату - підвищення крутного моменту. Доцільно, але не обов'язково, щоб в роторному ДВЗ на западинах ротора, розміщеного справа від центрального була виконана виїмка циліндричної форми, яка утворює камеру згоряння. З точки зору підвищення тиску, в робочій камері на внутрішній поверхні циліндра, розміщеного справа від центрального, виконана проточка, яка з'єднує робочу камеру центрального і розміщеного справа від нього циліндрів. Причинно-наслідковий зв'язок ознак, які складають суть винаходу, з технічним результатом, що досягається, пояснюється наступним. Численними експериментами з моделлю роторного ДВЗ було встановлено, що за рахунок конструкції двигуна, яка виконана із трьох роторів, взаємозв'язку між конструктивними елементами та виконання їх з високою точністю, під час роботи двигуна забезпечується підвищення числа обертів, спрацьовують збалансовані сили інерції, підвищується ступінь стиснення, узгоджені шестірні установлені поза робочою порожниною повністю вирішують проблему збалансування, епітрохоїдна форма виступів та їх розвинута поверхня забезпечує безперервний контакт зі стінками циліндрів, знижується співвідношення між площиною поверхні та об'ємом камери згоряння. Додаткова виїмка сприяє збільшенню об'єму камери згоряння, що приводить до можливості використання інших палив крім бензину, наприклад, мазуту, а значить, до розширення діапазону використання. Технічний результат досягається за рахунок плеча сили стиску газів, які розширюються, діючи на епітрохоїдну поверхню виступу центрального ротора. Таке плече, порівняно з прототипом, має максимальну величину, яка остається незмінною при обертанні центрального ротора в робочій порожнині корпуса. Крім того, при вході точки А виступу центрального ротора у западину правого ротора (фіг. 2) уже в процесі стиску суміші з'являється крутний момент на правому роторі, який різко зростає при займанні суміші та підсумовується за допомогою узгоджених шестерень з крутним моментом виникаючим на центральному роторі при відриві точки А від поверхні западини правого ротора. Таким чином знижується несприятливий вплив сили тиску газів, які розширяються на опори роторів за рахунок робочої порожнині корпуса і роторів. Можливе також збільшення числа западин на правому роторі, при підвищенні його діаметру, що приведе до збільшення крутного моменту двигуна, при цьому немає необхідності збільшувати число западин на лівому роторі, функція якого – розподілення потоків газу. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показана кінематична схема роторного двигуна внутрішнього згоряння, на фіг. 2, 3, 4 - схема роботи роторного двигуна внутрішнього згоряння. На фіг. 1 наведено корпус 1, шестірні 2, ротор центральний 3, ротор розмішений зліва від центрального (лівий) 4, ротор розміщений справа від центрального (правий) 5. На фіг. 2, 3, 4 показано корпус 1, ротор центральній 3, ротор лівий 4, ротор правий 5, виступи на центральному роторі 6, западини на лівому роторі 7, западини на правому роторі 8, виїмка на западині правого ротора 9, робоча порожнина 10, проточка, яка з'єднує робочу камеру правого і центрального ротора 11, впускний отвір 12, випускний отвір 13. Камери 14, 15, 16, 17 - утворені в робочій порожнині виступами центрального, западинами лівого та правого роторів і корпуса двигуна. Робота роторного ДВЗ. Три ротори, які обертаються, дотикаються один одного та внутрішньої поверхні корпуса, розділяють робочу порожнину 10 корпуса 1 на чотири камери 14, 15, 16, 17, які 2 37439 змінюються в об'ємі, в яких і реалізуються всі цикли чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння. При обертанні роторів камера 14 утворена впадиною 7, ротора 4 та виступом 6 центрального ротора 3 збільшується в об'ємі (фіг. 2), до неї через впускний отвір 12 поступає свіжий заряд робочої суміші. Камера 15, утворена центральним ротором 3 та правим ротором 5, зменшується в об'ємі, в ній відбувається стиск та з'єднання свіжої суміші із сумішшю в западинах 8 правого ротора 5. Стиск відбуваються до тих пір, поки заряд свіжої суміші буде замкнутим між поверхнею виступу 6 центрального ротора 3 і западини 8 правого ротора 5. При ковзані точки А виступу 6 по поверхні впадини 8 уже при стиску суміші на правому роторі 5 виникає крутний момент, який різко зростає при за йманні суміші в западині 8, виконаній в ній виїмці 9, а при відриві точки А від поверхні западини 8 виникає крутний момент і на центральному роторі 3, який підсумовується з моментом на правому роторі 5 через узгоджені шестірні 2. При виході виступу 6 центрального ротора 3 із западини 8 утворюється камера 16, в якій відбувається розширення газів, відбувається робочий хід. Для більш повного розширення газів в об'ємі який замкнуто в западині 8 правого ротора 5 і корпусом передбачається проточка 11. В камері 17 проходить витиснення відпрацьованих газів через випускний отвір 13. Таким чином, за один оберт роторів здійснюється два повних циклу чотиритактного ДВЗ, що відповідає чотирициліндровому чотиритактному ДВЗ. Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3