Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння

Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння, з порожниною, розділеною принаймні на 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, контактуючого з поверхнею порожнини корпуса, причому робоча поверхня роторів кінематично зв'язана з рухливими затворами, жорстко закріпленими на валах, паралельних осі вала двигуна і установленими у впускному і випу скному каналах корпуса, при цьому циліндрична поверхня затвора компресорної секції звернена проти, а робочої - по напрямку обертання вала двигуна, циліндричні поверхні затворів торкаються циліндричних поверхонь роторів-поршнів і порожнин корпуса, а в ТІЛІ затворів виконані наскрізні канали, розташовані концентрично валам затворів, ВІЛЬНІ КІНЦІ валів затворів за допомогою кулачкових механізмів з'єднані з валом двигуна, при цьому порожнини компресорної і робочої секцій сполучені між собою каналом у простінку (1) між секціями із замикаючим пристроєм (7), що має привід від вала двигуна, який відрізняється тим, що оснащений замикаючим пристроєм (8) та послідовно установленим за ним аналогічним пристроєм (7), але зі зміщеним за часом дії приводом так, що момент відкриття додаткового замикаючого пристрою (8) збігається з початком утворення порожнини розширення робочої секції, а камера згоряння (4) сферичної форми розташована між цими замикаючими пристроями Винахід відноситься до двигунобудування, може бути використаний для зменшення втрат тепла у роторно-поршневому двигуні при перетворенні їм енергії згоряння палива в механічну енергію Відома схема роторно-поршневого двигуна по патенту України № 13145 з порожниною, розділеною принаймні на дві секції, одна з яких є компресорною, а інша - робочою У кожній секції такого двигуна встановлені жорстко закріплені на його валу ротори-поршні, виконані у формі плоских кулачків із криволінійною робочою поверхнею, більша частина якої є циліндричною поверхнею, концентричною поверхні порожнини корпусу, а менша частина виконана у вигляді плавного виступу, контактуючого з поверхнею порожнини корпусу Робоча поверхня роторів кінематично зв'язана з рухливими затворами, жорстко закріпленими на валах, рівнобіжних осі вала двигуна і установленими у впускному і випускному каналах корпусу Циліндрична поверхня затвора компресорної секції звернена проти, а робочої - по напрямку обертання вала двигуна, циліндричні поверхні каналів торкаються циліндричних поверхонь затворів В ТІЛІ затворів виконані наскрізні канали, розташовані концентрично валам затворів Порожнини компресорної і робочої секцій повідомлені між собою каналом у простінку між секціями із клапанним чи золотниковим механізмом, що має привод від вала двигуна Недоліком даного двигуна є те, що згоряння відбувається в порожнині робочої секції, яка при цьому збільшується Це супроводжується втратами тепла згоряння, отже й потужності двигуна В основу винаходу поставлено задачу забезпечення у відомому роторно-поршневому двигуні зменшення втрат тепла згоряння за рахунок його здійснення в незмінному об'ємі камери згоряння Поставлене завдання вирішено таким шляхом Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння, з порожниною, розділеною принаймні на 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 поверх СО 00 Ю 54813 нею, концентричною поверхні порожнини корпусу, а менша частина виконана у виді плавного виступу, контактуючого з поверхнею порожнини корпусу, причому робоча поверхня роторів кінематично зв'язана з рухливими затворами, жорстко закріпленими на валах, рівнобіжних осі вала двигуна і установленими у впускному і випускному каналах корпусу, при цьому циліндрична поверхня затвора компресорної секції звернена проти, а робочої - по напрямку обертання вала двигуна, циліндричні поверхні каналів корпусу торкаються циліндричних поверхонь затворів, а в ТІЛІ затворів виконані наскрізні канали, розташовані концентрично валам затворів, при цьому порожнини компресорної і робочої секцій повідомлені між собою каналом у простінку між секціями із замикаючим пристроєм, що має привід від вала двигуна, додатково оснащений другим замикаючим пристроєм послідовно встановленим за цим і такого ж з ним устрою, але зі зміщеним за часом дії приводом так, що момент відкриття додаткового замикаючого пристрою збігається з початком створення порожнини розширення робочої секції, а камера згоряння сферичної форми розташована між цими замикаючими пристроями На фіг 1 показаний поздовжній розріз роторнопоршневого двигуна у момент впуску паливної суміші в камеру згоряння На фіг 2 та фіг 3 показані розрізи А-А та Б-Б по фіг 1 У простінку 1, що розташований між секціями 2, 3 двигуна, розташована сферична камера згоряння 4, що з'єднана із секціями отворами 5 та 6 В якості замикаючих пристроїв, що перетинають ці отвори, є золотники 7 та 8, які мають кулачковий привід 9 від вала 10 двигуна У камері 4 встановлена свіча запалювання 11 Ротори 12 та 13, що жорстко встановлені на валу 10, кінематично пов'язані з затворами 14, 15 Циліндрична поверхня затвора 14 компресорної секції звернена проти, а циліндрична поверхня затвора 15 робочої - по напрямку обертання вала двигуна Двигун працює таким чином При обертанні вала 10 двигуна в його компресорній секції 2 відбувається стиск паливної суміші між виступом ротора 12 та затвором 14 При перепуску стиснутої паливно-повітряної суміші з компресорної секції 2 у робочу секцію 3 вона проходить через отвір 5 і відкритий золотник 7 в камеру згоряння 11 Золотник 8 при цьому знаходиться в закритому положенні Потім ЗОЛОТНИК 7 закривається і свіча 10 запалює суміш Після закінчення згоряння суміші при закритому золотнику 7, як тільки ВІДПОВІДНО кінематиці двигуна в ньому створиться порожнина розширення, відкривається золотник 8 і гази по отвору 6 надходять в неї для здійснення корисної роботи, тобто повороту ротора 13 Золотники 7, 8 рухаються під дією кулачкового приводу 9 від вала 10 двигуна Наявність в одному сполучному каналі двох встановлених послідовно замикаючих пристроїв з послідовно діючими приводами так, що момент відкриття додаткового замикаючого пристрою збігається з початком створення порожнини розширення робочої секції є головною ВІДМІННОЮ рисою пристрою запропонованої окремої камери згоряння, розташованої між ними Показаний пристрій може бути застосовний тільки в двигуні з окремими порожнинами для стиску й розширення робочого тіла, яким є даний роторно-поршневий двигун Тільки В цьому випадку один із золотників відокремлює камеру згоряння від порожнини стиску компресорної секції, а другий - від порожнини розширення робочої секції Для звичайного ж поршневого двигуна він неприйнятний, тому що і стиск й розширення в ньому відбувається в одній і тій же порожнині Після згоряння суміші у відокремленій сферичній камері продукти згоряння в ньому надійшли б у ту ж надпоршневу порожнину, звідки суміш перед тим надійшла у камеру і де є и залишки, що не перетекли в камеру і які згорять Це робить безглуздим установку замикаючого пристрою в перепускному каналі і тому не усуває зайвих втрат тепла згоряння в стінки надпоршневої порожнини У порожнині розширення роторно-поршневого двигуна, що розглядається, залишків палива бути не може і тепло згоряння в ньому сприймається тільки поверхнями відокремленої камери згоряння Тепло газів, що розширюються, як і у звичайного двигуна сприймається стінками порожнини розширення, але це тепло вже значно менше ніж при згорянні і його втрати цілком прийнятні У звичайного двигуна початок створення порожнини розширення може не збігатися з моментом відкриття додаткового замикаючого пристрою, оскільки подача стиснутої суміші в камеру згоряння і сприйняття тиску продуктів и згоряння здійснюється тим самим поршнем До моменту закінчення згоряння він встигне ВІДІЙТИ від положення, що відповідає початку створення порожнини розширення В результаті значна частина робочого ходу буде втрачена для здійснення корисної роботи газами, що розширюються Крім того, й частину ходу, що залишається, не можна буде ефективно використати внаслідок падіння тиску газів, що надійшли у надпоршневу порожнину великого об'єму Цей об'єм, до речі, буде створений за рахунок розрядження в надпоршневій порожнині, яке перешкоджає руху поршня й приводить до зайвих витрат енергії У запропонованого двигуна стиск й розширення здійснюються різними роторами-поршнями, тому збіг моменту відкриття замикаючого пристрою з моментом створення порожнини розширення найменшого об'єму в ньому легко досягається за рахунок встановлення ВІДПОВІДНОГО взаємного положення роторів Розглянутий пристрій окремої камери згоряння двигуна дозволить зменшити втрати тепла згоряння не тільки тому, що сферична камера може мати найменшу площу поверхонь, що сприймають тепло, але і тому, що при згорянні об'єм камери залишається зовсім незмінним У звичайного ж поршневого двигуна, що теоретично має незмінний об'єм камери згоряння, він все-таки міняється через невеликі переміщення поршня поблизу так званої "верхньої мертвої крапки" Пояснюється це тим, що при відносно великому діаметрі поршня і невеликій висоті камери зміна її об'єму дуже залежить від зміни висоти Тобто невеликі переміщення поршня викликають значні зміни об'єму камери згоряння Тому для завершення згоряння в най 54813 меншому об'ємі звичайний двигун оснащують пристроями регулювання моменту запалювання Камера згоряння незмінного об'єму цього не потребує Це спрощує устрій системи запалювання двигуна, отже робить и більш точною та надійною Таким чином, зменшення втрат тепла згоряння у незмінній камері постійного об'єму збільшить ККД роторно-поршневого двигуна навіть у порівнянні зі звичайним поршневим двигуном По устрою запропонована камера згоряння простіше звичайної, яка має окрім замикаючих пристроїв для впуску і випуску суміші ще й рухливу стінку, 9 5 7 4 яка є стінкою поршня Менше буде й теплонапруженість замикаючих пристроїв запропонованої камери, тому що поверхні тепловідводу золотників значно більше їх теплосприймаючих поверхонь, обмежених сполучними каналами У камері ж звичайного двигуна це співвідношення протилежне, оскільки роль замикаючих пристроїв тут виконують клапани з тарілками порівняно великої площі, що нагріваються гарячими газами, а їх стержні мають порівняно малу площу, через яку це тепло відводиться її 6 9 13 Фіг.1 А-А Фіг.2 10 Фіг.З Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24