Роторний двигун внутрішнього згоряння

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с двумя торцевыми крышками, эксцентрич но установленный в корпусе ротор с радиальными пазами, в которых размещены лопасти, а также системы топливоподачи и газообмена, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ротор и корпус выполнены сплошными из волокнистого углерод-углеродного композита или термостойкой керамики, лопасти в виде пакета пластин из углеграфитовой композиции, а в теле ротора между пазами выполнены камеры сгорания в виде цилиндрических или сферических углублений, 2. Двигатель поп 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что наружная поверхность ротора, внутренняя поверхность корпуса и боковые поверхности пластин дополнительно покрыты слоем карбида кремния. Изобретение относится к области двигателестроения, а именно, к роторным двигателям, и может быть использовано в энергомашиностроении, тепловозостроения, судостроении, в авиации, в тракторо- и автомобилестроении. Известна конструкция роторных двигателей внутреннего сгорания, содержащая цилиндрический корпус с двумя торцевыми крышками, эксцентрично установленный в корпусе ротор с радиальными пазами, в которых размещены лопасти, а также системы топливоподачи и газообмена. Недостатками известной конструкции является чрезмерно сложное и громоздкое устройство ротора с внутренними полостями с приводом из зубчатой передачи и кулачковыми распредвалами, сложной системой газораспределителя, уплотнения и охлаждения. Все это снижает надежность и экономичность дви гателя, удорожает его изготовление, сборку, регулировку. Целью настоящего изобретения является повышение экономичности, компактности и упрощения конструкции Указанная цель достигается за счет того, что роторный двигатель внутреннего сгорания, имеет сплошной ротор с двумя или более лопастями, между которыми в роторе выполняются камеры сгорания сферического или цилиндрического типа: цилиндрический ротор эксцентрично расположен в цилиндрическом корпусе Работа роторного двигателя внутреннего сгорания организована таким образом, что процесс сжатия происходит при вращении ротора в полости между двумя соседними лопастями, включающей полость камеры сгорания; а процесс горения происходит, в основном, в полости камеры сгорания а С > О 11111 также в полости между лопастями при их положении максимального сжатия порции рабочего тела. Крутящий момент на валу ротора создается за счет разности сил давления газов на более выдвинутую и менее выдвинутую лопасти. Процесс смесеобразования происходит в камере сгорания цилиндрической или сферической формы, а также п пространстве между лопастями с образованием вихревого движения топливного факела или топливовоздушной смеси. Предлагаемая конструкция роторного двигателя и способ его работы может реализовать как четырехтактный, так и двухтактный цикл двигателя внутреннего сгорания (дизельного или карбюраторного). На фиг. 1 и 2 показаны продольное и поперечное сечение роторной машины, выполненной в виде четырехтактного двухлопастного двигателя внутреннего сгорания. \1а фиг. 3-11 схематично показан порядок работы двигателя и процессы, протекающие в двигателе за 2 полных оборота ротора. На фиг. 12 показано поперечное сечение роторного двигателя, выполненного в виде двухтактного четырехлопастного роторного двигателя внутреннего сгорания. На фиг. 1,2 показаны продольный и поперечный разрезы роторного двигателя в виде четырехтактного двухлопастного ДВС, включающего неподвижный цилиндрический корпус (статор) 1, эксцентрично расположенный ротор 2 с лопастями 3, две торцевые крышки А с подшипниками 5 вала 6 ротора, 2, впускные клапаны 7 и выпускные клапаны 8, распределительные валы 9, 10, топливную форсунку 11, впускной коллектор 12, выпускной коллектор 13, топливный насос высокого давления, турбо- либо приводной нагнетатель, агрегаты привода вспомогательных систем (не показано). Вместо Форсунки может бить установлена свеча зажигания, а вместо топливного насоса высокого давления - карбюратор. В роторе 2 выполнены радиальные пазы 15 для перемещения лопастей 3 и камеры сгорания 14 сферической или цилиндрической формы. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Ротсрный двигатель состоит из корпуса 50 1 с размещенными в нем клапанами 7 и 8, топливной форсункой 11 (либо свечой зажигания), и смонтированными на нем распределительными валами 9, 10, топлииным насосом высокого давления (либо карбюра- 55 тором) (не показано), нагнетателем воздуха (не показано), опускным коллектором 12 и чыпускиым коллектором 13. К корпусу 1 крепятся торцевые крышки 4, в подшипниках 5 установлен вал 6 эксцентрично располо женного по отношению к корпусу ротора 2. В роторе 2 о радиальных пазах размещены лопасти 3. В роторе между радиальными пазами выполнена камера сгорания сферической или цилиндрической формы. Способ работы роторной машины как четырехтактного двухлопастного двигателя внутреннего сгорания полностью воплощает заявленный способ. На фиг. 3-11 схематично показаны способ работы двухлопастного двигателя и порядок протекания процессов одного полного цикла двигателя. Процессы, происходящие с рабочим телом, обозначены следующим образом; I-наполнение; И-сжатие; I!!-рабочий ход; IV - выпуск. Рабочий цикл организован следующим образом. При повороте ротора по часовой стрелке в начальный момент времени открыты впускные клапаны и выпускные и происходит продувка нижней (фиг. 3) полости. При дальнейшем повороте ротора начинается процесс наполнения I левой (фиг. 4) полости при давлении Ра или Р„. Процесс налолнения I заканчивается при повороте ротора на 180° (фиг. 5). При этом в нижней полости (фиг. 5) происходит продувка. В течение следующих 180° поворота ротора выпускной клапан закрыт и в правой полости (фиг. 6) происходит процесс сжатия II. В левой полости (фиг. 6) происходит процесс наполнения I. Процессы сжатия I! до давления Р 8 и наполнения 1 заканчиваются при повороте ротора на 360° от начального положения (фиг. 7). При этом закрывается впускной клапан, производится впрыск топлива (или вое-' пламенение топливно-воздушной смеси от свечи зажигания), воспламенение и горение топливно-воздушной смеси (фиг. 7), попышение давления до максимального давления сгорания Pz. При следующих 180° поворота ротора в левой полости (фиг. 8) происходит расширение продуктов сгорания - рабочий ход i l l , давление снижается до Рв В правой полости (фиг.8) происходит процесс сжатия II. Эти процессы заканчиваются при повороте ротора на 540° от начального положения (фиг.9). В этот момент в нижней полости (фиг. 9) происходит впрыск топлива, воспламенение и горение топливо-воздушном смеси другой порции. В течение следующих 180° поворота ротора открывается выпускной клапан, в правой полости (фиг. 10) происходит процесс выпуска отработавших газов IV, а в леоой полости (фиг. 10) - рабочий ход III. При этом цикл роторного четырехтактного двухлопастного ДВС завершается (фиг.11) и начинается нооый. 11111 На фиг,12 показано поперечное сечение роторного двигателя о виде четырехлопастного двухтактного роторного ДВС. Работа роторного двигателя происходит о следующем порядке. При вращении ротора по часовой стрелке в момент совмещения полости между лопастями с каналом воздухоснабжения 17 происходит наполнение полости свежим зарядом воздуха при давлении Рд или Рн, продувка полости и частичная потеря зарчда через канал газоотвода 16. После того, как полость перестанет сообщаться с каналом газоотвода 16 продолжается только процесс наполнения. Когда полость между лопастями перестает сообщаться каналом воздухоснабжения 17, начинается процесс сжатия, продолжающийся 120-130° поворота ротора и заканчивающийся при достижении положения "с" - минимального объема полости между лопастями (на фиг. 12 - в нижнем положении) с повышением давления до Рс В этот момент через форсунку 11 впрыскивается порция топлива (либо поджигается топливо-воздушная смесь от свечи зажигания), после чего происходит процесс сгорания топлива с - Z с повышением давления до Pz и последующим процессом расширения. В двухтактном четырехлопзстном роторном двигателе за один оборот двигателя происходит четыре вспышки и четыре рабочих цикла При "п" лопаток при полном обороте двигателя про5 исходит "п" впрысков топлива и соответственно "п" рабочих циклов. 10 15 20 25 При изготовлении цилиндров, роторов из керамики или углерод-углеродных композитов, а пластин лопастей ыз графитовых композитов роторный двигатель может работать зффек гивно без принудительного охлаждйния и без жидкостной смазки. При использовании углерод-углеродных композитов с низким значением коэффициента температурного расширения (до 10 )для повышения срока службы внутренняя поверхность цилиндра, наружная поверхность ротора может быть покрыта окислозащитной пленкой из пиролитического углерода, карбида кремния и др. Предложенная конструкция роторной машины является перспективной для транспортных и аварийно-спасательных систем в связи с резко уменьшенными массо-габаритными характеристиками (в 5-10 раз) по сравнению с поршневыми традиционными двигателя в металлическом исполнении То Ълг. I 11111 Фиг. 2 начальное положение Сиг. 3 11111 ff-иг. 12 Упорядник Замовлення 4048 Техред М.Моргентал Коректор Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655 ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101