Двигун внутрішнього згоряння

1. Двигун внутрішнього згоряння для виробни цтва механічної енергії, що складається з компре сорної та роторної частин, які зв'язані між собою кінематично за допомогою редуктора, який відріз Винахід відноситься до галузі двигунів внутрішнього згоряння. У відомих конструкціях поршневого і газотурбінного двигунів (Петер Вітт. Газові турбіни. - Москва: Машинобудування, 1965) реалізація теплової енергії у корисну потужність проходить по різному. В поршневому двигуні продукти згоряння діють на поршень, який, переміщуючись в напрямку дії сили, виконує роботу. Через шатун сила передається на колінчастий вал, з якого знімається ефективна потужність . У газовій турбіні продукти згоряння після виходу їх з камери згоряння з великою швидкістю обтікають лопатки турбіни. Внаслідок нахилу лопаток потік газу повертається, його енергія руху передається на турбінне колесо, з якого потім знімається ефективна потужність. Для винаходу поршневий двигун є аналогом з точки зору підготовки повітря чи робочої суміші до процесу згоряння, а газотурбінний двигун є аналогом для винаходу з точки зору перетворення теплової енергії на механічну. Поршневі двигуни мають невелику питому потужність при відносно достатній економічності через масивність деталей, які рухаються зміннопоступально. Газотурбінні двигуни мають велику питому потужність при недостатній економічності через низький ступінь стискування робочого тіла. В основу винаходу поставлено задачу створення двигуна внутрішнього згоряння, який мав би позитивні якості як поршневого, так і газотурбінного двигунів. няється тш, що камера згоряння розташована відносно ротора для перетворення енергії горючої суміші у механічну енергію безпосередньо по всій довжині його окружності, має контакт одночасно з ротором по всій довжині його окружності і встановлені між ротором і корпусом роторної частини ущільнення, які зв'язані із зміною режиму згоряння палива. 2. Двигун внутрішнього згоряння по п. 1, який відрізняється тим, що в камері згоряння встановлено змішувач палива і повітря по всій довжині її окружності, який виконано як ротор для перетворення енергії горючої суміші у механічну енергію. Це досягається шляхом здійснення тактів робочого циклу двигуна в окремих, найбільш пристосованих до цього, частинах двигуна. Такт впуску здійснюється у компресорній частині поршневого типу, такт стискування здійснюється у компресорній та роторній частинах двигуна, а такти робочого ходу і випуску, які відбуваються практично одночасно, - у роторній частині двигуна. При цьому процес перетворення енергії горючої суміші на механічну здійснюється ротором, який обертається зі значною кутовою швидкістю ш, при цьому на один робочий цикл у двигуні припадає декілька обертів ротора (п'ять і більше) і процес здійснюється при високому ступені стискування робочого тіла. Суттєвим є те, що процес згоряння палива у робочому циклі відбувається по черзі при постійному об'ємі і при постійному тиску, що камера згорання охоплює ротор і контактує з ним одночасно по всій довжині його окружності і що з метою повноти згоряння палива ротор є одночасно змішувачем палива і повітря по всій довжині своєї окружності. Вищенаведені ознаки двигуна забезпечують, високу питому потужність через збільшення крутного моменту (збільшення плеча моменту) при значній кутовій швидкості ротора, достатню економічність через збільшення термічного коефіцієнта корисної дії двигуна з причини підвищення ступеня стискування робочого тіла і згоряння палива частково при постійному об'ємі, а також через CM О 00 со о 00 сч 28038 змішування палива і повітря по всьому об'ємі камери згоряння Компресорна частина поршневого типу створюваного двигуна буде конструктивно простішою порівняно з багатоциліндровим аналогом, бо для и ефективної роботи достатньо мати один або два циліндри Роторна частина створюваного двигуна буде конструктивно простішою порівняно з багатьма газотурбінними двигунами, бо для її ефективної роботи достатньо мати не більше одного ротора з лопатками Даний винахід пояснюється кресленням На фіг 1 зображено структурну схему двигуна внутрішнього згоряння На фіг 2 зображено повздовжній переріз роторної частини двигуна, а на фіг 3 поперечний переріз роторної частини двигуна, на яких наведені необхідні перерізи Двигун складається з компресорної частини 1 поршневого типу, роторної частини 2, які з'єднані кінематично редуктором 3 і валами 4 і 5 Компресорна частина має вузли і механізми для створення порцій повітря або робочої суміші з високим ступенем стискування \ подачі їх у потрібний момент часу до роторної частини двигуна Редуктор двигуна має передаточне відношення, що забезпечує оптимальний перебіг робочого циклу двигуна Роторна частина двигуна має вузли і механізми для створення горючої суміші і перетворення її енергії на механічну Роторна частина двигуна складається з вищеназваного вала 5, корпусу 6, ротора 7, впускного клапана 8 і випускного клапана 9 з механізмами управління, форсунок 10 111,свічки запалення 12 Форсунка 10 і свічка запалення 12 розташовані в корпусі 6 з торцевої сторони паралельно до осі вала 5 Клапан 8 розташований теж з торцевої сторони корпуса 6 і має для повітряного сполучення з ротором 7 вікно 13 По всій окружності ротор 7 має розташовані під кутом до неї лопатки 14, а ротор 7 і корпус б - повітряні канали 15, які в сумі складають камеру згоряння Причому частина каналів 15 знаходиться всередені ротора 7, частина - між лопатками 14 ротора 7, а один канал - між ротором 7 і корпусом б Камера згоряння розташована безпосередньо по всій довжині окружності ротора і контактує одночасно зі всією цією поверхнею Тобто ротор знаходиться в охоплюючій його камері згоряння Для підтримування робочого циклу двигуна у заданому режимі роторна частина має ущільнення 16 і 17 Ущільнення 16 являють собою чотири кільця, які розташовані між торцевими сторонами ротора і корпусом, попарно з кожного боку Ущільнення 17 являють собою два бруси, які розташовані паралельно до повздовжньої осі дви гуна між ротором і корпусом, по одному з кожного боку випускного клапана Двигун працює таким чином Компресорна частина 1 починає подавати иерез вікно 13 підготовлену порцію повітря з високим ступенем стискування до всього об'єму камери згоряння 15 роторної частини 2 При цьому впускний клапан 8 відкритий, випускний клапан 9 починає закриватись і через деякий час повністю закривається, а ротор 7 - обертається на валу 5 відносно корпуса б Після закриття клапана 9 повітря продовжує заповнювати весь об'єм камери згоряння 15 Коли впуск повітря закінчується, клапан 8 закривається, форсунки 10 і 11 подають до камери згоряння методом розпилення необхідну кількість пального При цьому лопатки 14 для кращого згоряння палива переміщують повітря і паливо по всьому об'єму камери згоряння, а для надійнішого запалення робочої суміші спрацьовує свічка запалення 12 Утворюється горюча суміш по всьому об'єму камери згоряння, і процес згоряння відбувається при постійному об'ємі Через деякий час випускний клапан починає відкриватись, горюча суміш, взаємодіючи з лопатками ротора, віддає їм свою енергію, причому процес згоряння відбувається по черзі при постійному тиску і при постійному об'ємі залежно від положення частини повітряних каналів 15 відносно ущільнень 17 Клапан 9 відкривається включно до моменту закінчення згоряння палива з метою підвищення ефективності роботи двигуна Відпрацьовані гази через випускний клапан виводяться назовні Отже, процес перетворення енергії горючої суміші на механічну здійснюється за тактів робочого ходу і випуску, які відбуваються практично одночасно Після закінчення тактів робочого ходу і випуску випускний клапан починає закриватись, а впускний - швидко відкривається, камера згоряння починає наповнюватись новою порцією повітря починає відбуватись наступний робочий цикл Робочий цикл даного двигуна внутрішнього згоряння складається з тактів впуску, стискування, робочого ходу і випуску, причому на один робочий цикл припадає декілька обертів ротора Корисна потужність відбирається від вала 4 компресорної частини двигуна Для підвищення ефективності роботи двигун можна обладнати турбонаддувом Слід зазначити, що даний двигун, а точніше роторна частина двигуна, може працювати і без компресорної частини двигуна Це можливо у тому випадку, коли паливо і окислювач подаються під тиском форсунками у камеру згоряння, наприклад, водень і кисень Крім того, роторна частина двигуна може працювати з компресорною частиною не тільки поршневого типу, а й інших типів СЧФ 8Є083 28038 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписано до друку Ч> О ¥. 2001 р. Формат 60x84 )!Ъ.л Обсяг О /_3^оЬп -вид арк Тираж 50 прим. Зам.. УкрІНТЕІ Вул Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22