Двотактний роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння дк-8/265

Двухтактный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания ДК-8/265 (двигатель Касьяна, восьми цилиндровый с диаметром ротора 265 мм) может быть использован в автомобильном, тракторном двигателестроении, а также в других областях машиностроительной промышленности. Изобретение относится к конструкции роторно-поршневых двигателей с планетарным вращением ротора и блока поршней в которых камеры сгорания выполнены в теле ротора, а клапаны закрытия реактивного сопла камеры сгорания (КС) и выпускные каналы расположены в блоке поршней. При исследовании патентной и научно-технической литературы наиболее близким по техническому решению роторно-поршневой ДВС к предлагаемому двигателю следующий [1]. Как показывает анализ существующи х роторно-поршневых ДВС основными причинами по каким роторнопоршневые двигатели не получили широкого распространения: 1. Утечка рабочего тела из-за недостаточного уплотнения камеры сгорания. 2. Малая эффективность системы газообмена, ограничивает удельную мощность. 3. С увеличением степени сжатия и давления сгорания резко возрастают механические и динамические нагрузки на механизм вращения эксцентриковых валов. Задача изобретения - повышение мощности, надежности и эффективности работы, снижение расхода топлива, упрощение конструкции путем использования реактивной силы тяги от сгорания топлива в камерах сгорания движущи хся цилиндров, образованных вращающимися поршнями и ротором, в которые непрерывно подается горючая смесь под давлением от 0 до 10 кг/см 2: На рис. 1 показан продольный, а на рис. 2 поперечный разрез предлагаемого двигателя ДК - 8/265. Корпус двигателя ДК - 8/265 состоит из трех частей, соединенных между собой стяжными болтами. Двух торцевых крышек 1 и кольца управления 2 клапанами выпуска 3 газов из камер сгорания 4. Торцевые крышки имеют выточенные внутренние кольца 5 для уплотнения цилиндров. В одной из торцевых крышек выполнен канал 6 непрерывной подачи горючей смеси в цилиндры под давлением. Ротор 7 имеет четное число цилиндров образованных впадинами-сегментами, в которых расположены камеры сгорания 4 под углом 45° к условной линии соединяющей центр реактивного сопла с центром ротора. На концах выступов впадин расположены уплотнительные клапаны-пластины 8. Центр реактивного сопла смещен от центра сегмента. В камерах сгорания установлены свечи зажигания 9. Блок поршней 10 выполнен в виде цилиндрического кольца с внутренними выступами-сегментами (поршнями). Число поршней n+1 (нечетное). В каждом поршне расположен клапан 3 закрытия реактивного сопла и выпускной канал 12. Для уплотнения цилиндров ротор и блок поршней с боковых сторон имеют проточенные канавки 13. Кольцо 2 управления клапанами 3 выпуска газов состоит из двух половин. Кольцо имеет: проточки выполненные с разными радиусами по которым движутся ролики клапанов 3, и лабиринтовое уплотнение. Кольцо устанавливается между торцевыми крышками и крепится к ним стяжными болтами. Вал двигателя 14 на котором монтируется ротор, устанавливается на два радиально-опорные подшипники 15. Вал имеет каналы 1о по которым масло поступает на смазку подшипников и в полость охлаждения ротора 17. В торцевых крышках 1 и кольце управления 2 имеются каналы системы охлаждения. Предлагаемый двигатель не имеет коленвала, эксцентрикового вала, топливных насосов, и форсунок, что обеспечивает надежность в работе и упрощает конструкцию. Высокая степень сжатия обеспечивает низкий расход топлива и работу двига теля на различных сортах топлива без изменения конструкции. Двигатель ДК-8/265 работает следующим образом. При пуске двигателя кинематически связанные ротор 7 и блок поршней 10 начинают вращаться в одном направлении. В процессе вращения ротора и блока поршней происходит периодическое изменение рабочих объемов цилиндров за счет смещения центра блока поршней относительно центра ротора в направлении перпендикулярном оси вращения вала, на величину эксцентриситета. Это обеспечивает в нижней части, образование цилиндров между поршнями 11 и впадинами ротора, а в верхней части совмещение поршней с впадинами ротора, что осуществляет уплотнение камеры сгорания и создает максимальное давление сжатия в камере сгорания необходимое для протекания термодинамических процессов. Горючая смесь поступает во вращающиеся цилиндры, когда цилиндр проходит канал 6 непрерывной подачи топлива выполненный в торцевой крышке. Давление горючей смеси поступающей в цилиндры двигателя от 0 до 10 кг/см 2, Система обеспечивает непрерывную подачу топлива в цилиндры под давлением с помощью эжектора, что способствует равномерному распределению топлива по всему объему камеры сгорания и увеличению времени подготовки горючей смеси к воспламенению. После наполнения цилиндра горючей смесью начинается процесс сжатия. При достижении максимального давления сжатия Рс происходит воспламенение смеси в камере сгорания за -20° до нулевого градуса (условной ВМТ) и начинается процесс горения топлива. Горение топлива в камере сгорания происходит при постоянном объеме V=const от -20 до +20° после нулевого градуса. Время горения при 3000 мин -1 составляет 0,002 сек. Давление сгорания в КС резко возрастает и может достигать значений 1000 кг/см 2 и выше. Высокое давление сжатия и высокое давление сгорания обеспечивается за счет уплотнения цилиндров с боковых сторон торцевыми крышками 1 в которых выточены внутренние кольца 5, а в роторе 7 и блоке поршней 10 проточены канавки. Уплотнение реактивного сопла камеры сгорания и канала 12 выпуска газов, расположенных в поршнях 11, осуществляется клапанами 3, которые управляются кольцом 2. В процессе движения цилиндра с максимальным давлением сгорания Р при V=const, через 20° после нулевого градуса, открывается клапан 3 и происходит истечение газов из камеры сгорания 4 через реактивное сопло (Лаваля) и канал 12 выпуска, который закрыт во время наполнения цилиндра, процесса сжатия и горения топлива. Газы под высоким давлением устремляются из камеры сгорания через реактивное сопло и выпускной канал 12 в атмосферу, создают реактивную силу тяги (крутящий момент), которая вращает ротор и вал отбора мощности. Максимальный крутящий момент Мкр равен реактивной силе Ри на срезе реактивного сопла, умноженной на радиус расположения камеры сгорания относительно оси вращения вала. Энергия газов, полученная от сгорания топлива, используется в реактивном сопле для создания реактивной силы тяги и крутящего момента на выходном валу ротора. В предлагаемом двигателе ДК-8/265 максимальная величина давления сгорания практически не ограничена и не оказывает влияния на ухудшение механических и динамических нагрузок на детали двигателя из-за отсутствия кривошипно-шатунного механизма. На изменение крутящего момента Мкр, а следовательно, и мощности двигателя, оказывают следующие параметры: 1. F - площадь сечения реактивного сопла м 2; 2. n - число оборотов двигателя; 3. Е - степень сжатия; 4. Рк - давление рабочей смеси перед цилиндрами кг/см 2; 5. V - объем камеры сгорания м 3. Предлагаемый роторно-поршневой двигатель ДК-8/265 компактный, легкий, пригодный для использования различных сортов жидкого и газообразного топлива. Двигатель имеет низкую металлоемкость в сравнении с мощностью. Работа двигателя возможна в любом положении. При выходе из строя одного, двух или более цилиндров двигатель будет работать с пониженной мощностью, без изменения динамических и тепловых параметров. Работа на преодоление механических сопротивлений, на привод вспомогательных механизмов и на трение рабочих поверхностей составляет незначительную часть от всей энергии сгорания топлива. В следствие симметрично вращающи хся ротора и блока поршней в одном направлении, отсутствуют верхние мертвые точки (БМТ) и как следствие ударные нагрузки, что снижает механические напряжения. Уменьшение количества трущихся деталей приводит к резкому снижению износа. Отсутствие коленвала, торсионных и эксцентриковых валов, топливных насосов, форсунок упрощает технологию изготовления двигателя, ремонт и техническое обслуживание. Конструкция двигателя позволяет выбирать степень сжатия от 0 до 40 и выше. Для изготовления деталей двигателя не требуется применения новых те хнологий. Все детали изготавливаются на имеющихся в промышленности металлорежущи х станках. Конструктивный расчет двигателя дает возможность сделать вывод, что из-за увеличения времени сгорания топлива происходит полное сгорание, что приводит к резкому уменьшению выбросов в атмосферу вредных веществ с отработавшими газами и к увеличению мощности двигателя. Улучшение работы предлагаемого двигателя происходит из-за обеспечения 2-тактного цикла, увеличения степени сжатия, числа оборотов, повышение индикаторного КПД, обеспечения непрерывной подачи топлива в цилиндры под давлением. Предлагаемый двигатель ДК-8/265 предназначен для замены классических тепловых двигателей любых типов и диапазонов мощности с числом оборотов от 0 до 10000 мин -1.