Спосіб роботи роторного двигуна і роторний двигун внутрішнього згоряння

Реферат: Першим об'єктом винаходу заявлений спосіб роботи роторного двигуна внутрішнього згоряння, що включає всмоктування компонентів паливно-повітряної суміші, стискання паливноповітряної суміші і виштовхування її в камеру стиску, запалювання і згоряння паливноповітряної суміші з виникненням продуктів згоряння, які подаються в робочу камеру, де обертають робочий ротор двигуна, з наступним викиданням продуктів згоряння з робочої камери. Ущільнення робочого ротора урівноважують відцентровими противагами та герметизують відцентровими затворами. Другим об'єктом винаходу заявлений роторний двигун внутрішнього згоряння, що містить закритий кришками корпус з всмоктуючим і вихлопним каналами, в якому установлені з'єднані механічною передачею ротори з ущільненнями напроти стінок корпуса, кришок та між собою, що утворюють своїми робочими поверхнями зі стінками корпуса і кришок робочу камеру і камеру стиску. Ущільнення споряджені відцентровими противагами. UA 99070 C2 (12) UA 99070 C2 UA 99070 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до моторобудування, а саме до способів роботи чотиритактних двигунів внутрішнього згоряння та їх конструкцій. Відомий спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння і двигун внутрішнього згоряння. Спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння шляхом впуску паливно-повітряної суміші в основний циліндр, її стиску, запалення в основному циліндрі, перепуску частини продуктів згоряння через перепускні канап з клапаном в розширювальний циліндр, розширення продуктів згоряння в обох циліндрах і випуску через роздільні випускні канали відпрацьованих газів, які додатково розширяють, а відпрацьовані гази основного циліндра охолоджують до конденсації пари, яка міститься в них, а не конденсуючі відпрацьовані гази основного циліндра змішують з повітрям з подальшим допалюванням. Цей спосіб здійснюється в двигуні внутрішнього згоряння, що містить блок циліндрів з розміщеними в ньому основним і розширювальним циліндрами, з'єднаними між собою за допомогою перепускних каналів з клапаном; поршні, установлені в циліндрах, головку блока, з розміщеними в ній впускним і першим випускним каналами, з'єднаними з основним циліндром, і другим випускним каналом, з'єднаним з розширювальним циліндром, з відповідними клапанами, парову форсунку, випарник і засіб регулювання двигуна, причому розширювальний циліндр споряджений газовою турбіною з засобами підігрівання відпрацьованих газів, а на першому випускному каналі установлений паровий ежектор, з ціллю підвищення ефективності, він споряджений додатковою турбіною і камерою спалювання, вихід парового ежектора з'єднаний з останньою, перший випускний канал виконаний розділеним на два патрубка, один з яких приєднаний до другого випускного каналу, а другий - до додаткової турбіни, і в місці розділення першого випускного каналу установлена заслінка, яка з'єднана з засобом регулювання двигуна (RU, патент, 2015370, С1, кл. 5 F02B 47/02, 1994 p.). Недоліками відомого способу роботи двигуна внутрішнього згоряння і двигуна внутрішнього згоряння є: невисокі економічність та екологічна сумісність; окрім того, вібрація двигуна обумовлена наявністю деталей, які рухаються зворотно-поступально при роботі двигуна. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб роботи роторного двигуна внутрішнього згоряння, що здійснюється в роторному двигуні внутрішнього згоряння, який містить корпус з робочою порожниною, в якій розміщені круглий ротор на валу, в роторі змонтовані не менше однієї лопаті, що переміщується в радіальному напрямку, вхідне і вихідне вікна, турбонагнітач, а робоча порожнина виконана циліндричної форми, в якій розміщений циліндричний ротор на ексцентрично установленому валу, в роторі виконані виїмки по числу робочих лопатей, двигун споряджений системою стиску паливно-повітряної суміші і передачі заряду в камеру згоряння, яка складається з замкового пристрою, пристрою стиску і ущільнення, розташованих на циліндричній поверхні робочої порожнини на ділянці найбільшого наближення ротора до бокової поверхні робочої порожнини (RU, патент, 2099555, С1, кл. 6 F02B 53/00, 1997 p.). Недоліками відомого винаходу є: невисокі економічність та екологічна сумісність двигуна, окрім того, наявність лопатей, що переміщуються в радіальному напрямку, обумовлює вібрацію двигуна. Ці недоліки обумовлені тим, що при підвищенні частоти обертання робочого вала двигуна (наприклад, >10000 об/хв.) знижуються економічність та екологічна сумісність двигуна, які обумовлені значним зростанням відцентрових сил, що притискають ущільнення роторів до стінок корпуса, збільшуючи тертя, на подолання якого потрібна додаткова витрата пального. Окрім того, наявність зворотно-поступального руху ущільнень в пазах роторів обумовлює виникнення вібрації ущільнень роторів та самого двигуна. Задачею винаходу є підвищення економічності та екологічної сумісності двигуна, підвищення частоти обертання робочого вала двигуна та зменшення його вібрації. Поставлена задача вирішується тим, що в способі роботи роторного двигуна внутрішнього згоряння, що включає: - всмоктування компонентів паливно-повітряної суміші, - стискання паливно-повітряної суміші і виштовхування її в камеру стиску, - запалювання і згоряння паливно-повітряної суміші з виникненням продуктів згоряння, які подаються в робочу камеру, де обертають робочий ротор двигуна, з наступним викиданням продуктів згоряння з робочої камери, ущільнення робочого ротора урівноважують відцентровими противагами та герметизують відцентровими затворами. Поставлена задача вирішується також тим, що у роторному двигуні внутрішнього згоряння, що містить закритий кришками корпус з всмоктуючим і вихлопним каналами, в якому установлені з'єднані механічною передачею ротори з ущільненнями напроти стінок корпуса, 1 UA 99070 C2 кришок та між собою, що утворюють своїми робочими поверхнями зі стінками корпуса і кришок робочу камеру і камеру стиску, ущільнення споряджені відцентровими противагами. Додатково ущільнення споряджені відцентровими затворами. Додатково розміри робочих поверхонь ротора 2 виконані за рівняннями: 5 2 1) R  ( A 2  rc  2A  rc  cos 0,5)0,5 , r 2)     arcsin( c  sin 0,5) , R де: R і  - полярні координати точок твірної робочих поверхонь робочого ротора; A - відстань від центра робочого ротора до центра суміжного з ним ротора; rc - радіус камери стиску; 10 15 20 25 30 35 40 45  - кут повороту робочого ротора. На фіг. 1, 2, 3 показані розрізи та зображені конфігурації деталей запропонованого роторного двигуна. Роторний двигун містить корпус 1, в порожнинах якого встановлені ротори 2, 3 і 4; в корпусі виконані всмоктуючий канал 5 і вихлопний канал 6; корпус двигуна (фіг. 2) закритий кришками 7, в яких встановлені підшипники 8 роторів, що розміщені співвісно з порожнинами корпуса, в яких вони установлені; ротор 2 (робочий ротор) з'єднаний з робочим валом 9 двигуна; ротори мають підпружинені (пружини 10) ущільнення 11 і з'єднані між собою передачею 12 (наприклад, шестеренною передачею), що забезпечує взаємозв'язане обертання роторів; камера стиску споряджена форсункою або свічкою запальною 13; ущільнення 11 споряджені відцентровими противагами 14 (фіг. 2), з'єднаними з ущільненнями осями 15; крім того ущільнення споряджені відцентровими затворами 16 (фіг. 3). Робочі поверхні роторів та стінки корпуса і кришок утворюють камеру всмоктування Г, камеру попереднього стиску Д, камеру стиску Е, робочу камеру Ж і вихлопну камеру И. Роторний двигун споряджений системами: живлення пальним, запалювання, мащення, охолодження і газорозподілу. Двигун працює по такому принципу. Під час пуску роторного двигуна ротори 2 і 4 утворюють камеру всмоктування Г; через всмоктуючий канал 5 в камеру Г (при збільшенні її об'єму, фіг. 1) всмоктуються компоненти пальної суміші, які потім стискуються в камері попереднього стиску Д і виштовхуються в камеру стиску Е, в якій відбувається запалювання та згоряння пальної суміші з виникненням її продуктів згоряння, які далі подаються в робочу камеру Ж і обертають робочий ротор 2 з робочим валом 9 двигуна. Відпрацьовані продукти згоряння (вихлопні гази) викидаються з двигуна через вихлопний канал 6. Далі чотиритактний цикл роботи двигуна повторюється. Використання запропонованого роторного двигуна дозволяє, порівняно з відомими чотиритактними двигунами внутрішнього згоряння, підвищити економічність та екологічну сумісність двигуна, підвищити частоту обертання робочого вала двигуна та зменшити його вібрацію за рахунок того, що: - ущільнення роторів споряджені відцентровими противагами, які зменшують відцентрові сили, що притискають ущільнення до стінок корпуса; таким чином, зменшення відцентрових сил зменшує тертя ущільнень об корпус, що обумовлює зменшення витрат пального на подолання тертя в двигуні. Зменшення витрат пального обумовлює підвищення економічності та екологічної сумісності двигуна; - спорядження ущільнень відцентровими противагами в пазах роторів, в яких установлені ущільнення, дозволяє значно підвищити частоту обертання робочого вала двигуна, у зв'язку з відсутністю збільшення тертя ущільнень об корпус, при значному збільшенні частоти обертання робочого вала роторного двигуна; - точні математичні розрахунки розмірів робочих поверхонь робочого ротора 2 виключають можливість зворотно-поступального руху ущільнень 11 в пазах роторів 3 і 4, що обумовлює відсутність вібрації ущільнень роторів і двигуна. 50 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 1. Спосіб забезпечення роботи роторного двигуна внутрішнього згоряння, що включає всмоктування компонентів паливно-повітряної суміші, стискання паливно-повітряної суміші і виштовхування її в камеру стиску, запалювання і згоряння паливно-повітряної суміші з виникненням продуктів згоряння, які подаються в робочу камеру, де обертають робочий ротор двигуна, споряджений ущільненнями, з наступним викиданням продуктів згоряння з робочої 2 UA 99070 C2 5 10 15 камери, який відрізняється тим, що під впливом відцентрових сил ущільнення робочого ротора урівноважують відцентровими противагами ротора та герметизують відцентровими затворами. 2. Роторний двигун внутрішнього згоряння, що містить закритий кришками корпус з всмоктуючим і вихлопним каналами, в якому установлені з'єднані механічною передачею ротори з ущільненнями напроти стінок корпуса, кришок та між собою, що утворюють своїми робочими поверхнями зі стінками корпуса і кришок робочу камеру і камеру стиску, який відрізняється тим, що ущільнення споряджені відцентровими противагами. 3. Роторний двигун внутрішнього згоряння за п. 2, який відрізняється тим, що ущільнення споряджені відцентровими затворами. 4. Роторний двигун внутрішнього згорання за п. 2, який відрізняється тим, що розміри робочих поверхонь ротора 2 визначені за рівняннями: 2 2 0,5 1) R = (A + rc - 2A · rc · cos0,5β) , r  2)     arcsin c  sin 0,5  , R    де: R і α - полярні координати точок твірної робочих поверхонь робочого ротора; А - відстань від центра робочого ротора до центра суміжного з ним ротора; rc - радіус камери стиску; β - кут повороту робочого ротора. 3 UA 99070 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4