Роторный двухцилиндровый двухкамерный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

(51) 02 55/02 (2006.01) 02 55/14 (2006.01) 02 55/16 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Упрощение конструкции ДВС, обеспечение его многотопливности, увеличение ресурса работы,удельной мощности двигателя и уменьшение его массогабаритных показателей достигаются за счет того, что рабочие такты двухцилиндрового четырехтактного роторно-пластинчатого ДВС попарно разнесены по цилиндрам. Один из них является двухкамерным роторно-пластинчатым компрессором, в котором происходят такты всасывания и сжатия, а другой - двухкамерным роторно-пластинчатым двигателем, в котором происходят такты расширения и выпуска. Валы цилиндров соединены соосно, а сами цилиндры соединены трубопроводами с перепускными клапанами и съемной камерой сгорания между ними.(72) Малинин Олег Николаевич Мырзахметов Бейбит Абикенович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) РОТОРНЫЙ ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ДВУХКАМЕРНЫЙ ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к области двигателестроения и может быть использовано в качестве приводов транспортных средств и агрегатов. 20088 Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к области двигателестроения и может быть использовано в качестве приводов транспортных средств и агрегатов. Известен роторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) Журнал Наука и жизнь 8 за 1974 г., с.115, который имеет ротор, эксцентрически насаженный на вал и в радиальных прорезях которой установлены подпружиненные скользящие лопатки. При вращении ротора -эксцентрика расстояние между стенками цилиндра и образующей ротора меняется,лопатки установленные в прорезях ротора и объем,заключенный между лопатками и стенками цилиндра и ротора также меняется, что и используется для осуществления тактов работы двигателя - всасывания и сжатия воздушнотопливной смеси, сжигания рабочей смеси и выхлопа отработанных газов. Недостатками названного роторного ДВС являются неуравновешенность ротора и сложность его конструкции из-за необходимости установки в ней четырех лопаток, совмещение всех четырех рабочих тактов внутри одного цилиндра, что приводит к повышенному износу кромок лопаток и стенок цилиндра продуктами сгорания в период тактов сгорания и расширения из-за сложности организации смазки, необходимость изготовления цилиндра и лопаток из жаростойких материалов,высокая неуравновешенность ротора, сложность системы газораспределения. Кроме того,невозможно оптимизировать форму камеры сгорания для обеспечения качественного смесеобразования и полноты сжигания жидких видов топлива. Значительная неравномерность теплового нагружения деталей ДВС на различных тактах приводит к короблению конструкции и снижению его надежности. Задачей данного изобретения являются повышение надежности и ресурса работы элементов конструкции ДВС,обеспечение его многотопливности, улучшение пусковых качеств,увеличение удельной мощности двигателя и уменьшение сто массогабаритных показателей. Задача изобретения достигается путем разнесения попарно рабочих тактов ДВС в различные по назначению цилиндры такты всасывания и сжатия - в одном из цилиндров(являющейся двухкамерным роторно-пластинчатым компрессором), а такты рабочего хода и выхлопа - в другом (являющейся двухкамерным роторнопластинчатым двигателем), роторы которых уравновешены и установлены на соосных валах применения съемной выносной камеры сгорания,что позволяет придавать ей любую оптимальную форму для обеспечения полноты сгорания топливно-воздушной смеси и усовершенствования механизма газораспределения применением патрубков. Организация сжигания топливно-воздушной смеси в съемной, вынесенной за пределы цилиндров,камере сгорания позволяет оптимизировать процесс и обеспечить полноту 2 сгорания любых видов топлива, снизить износ деталей ДВС продуктами неполного сгорания а также уменьшить их теплонапряженностъ. Отсутствие неуравновешенных деталей снижает вибрацию двигателя. Предельная простота устройства и отсутствие сложного механизма газораспределения упрощает технологию производства и сборки ДВС, существенно снижает габариты и вес двигателя, его стоимость, облегчает его эксплуатацию, технический уход и ремонт. Выносная съемная камера сгорания позволяет применить весь спектр устройств для улучшения пусковых качеств двигателя. На фиг.1 изображена схема двухцилиндрового двухкамерного роторного ДВС (на рисунке цилиндры показаны условно в одной плоскости -в действительности цилиндры располагаются один за другим на одной общей продольной оси), которая состоит из двух цилиндров 1 и 1 а, внутри которых размещены два цилиндрических ротора 2 и 2 а закрепленных на общем валу 3. Первый цилиндр- 1(на фиг.1 слева) выполняет функцию двухкамерного компрессора, а второй цилиндр- 1 а (на фиг. 1 справа)- функцию двухкамерного двигателя. Диаметры роторов меньше диаметров цилиндров на 2540 , что составляет примерно 0,60,75 диаметра цилиндров. Роторы расположены с эксцентриситетом относительно продольной оси цилиндров так, что стенки роторов касаются внутренней поверхности цилиндров,создавая по линиям касания герметичные уплотнения,препятствующие перетеканию газов. В стенках цилиндров по линиям касания с роторами размещаются графитовые антифрикционные прокладки 4 и 4 а. В щелевидных пазах роторов расположены подпружиненные лопатки 5 и 5 а - по одной лопатке в каждом роторе,делящие цилиндры на две камеры А и Б. При работе двигателя концы рабочих лопаток упираются в стенки цилиндров и скользят по ним, создавая герметичные рабочие полости между стенками цилиндров и роторов. В стенках каждого цилиндра по обе стороны от линии касания с ротором расположены слева впускные 6 и 6 а, справа выпускные 7 и 7 а окна. Цилиндры соединены патрубком в которых размещены впускной 8 и выпускной 8 а клапана и съемная камера сгорания 9. Непосредственно в ней расположены форсунка 10 и свеча зажигания 11. Для обеспечения равномерности вращения валов роторов цилиндры компонуются попарно (роторный компрессор и роторный двигатель). На фиг.2 изображена общая компоновочная схема роторного ДВС, состоящая из сдвоенного двухкамерного компрессора 1,сдвоенного двухкамерного двигателя 2, их распредвалов 4 и 5 управления клапанами и патрубков со съемными камерами сгорания 3 и 3 а. Двигатель работает следующим образом. При вращении роторов по часовой стрелке (см. фиг. 1) в первом цилиндре 1 за рабочей лопаткой 5 через постоянно открытое впускное окно 6 20088 происходит всасывание воздуха (или воздушнотопливной горючей смеси) в камеру А, а с другой стороны лопатки 5 в камере Б - сжатие и нагнетание воздуха (или горючей смеси) через выпускное окно 7 и открытый (в данный момент) впускной клапан 8 в камеру сгорания 9 (или в одну из двух камер сгорания 3 или 3 а на фиг. 2). В это время другой конец перепускной камеры сгорания в патрубке,соединяющий камеру сгорания с рабочим цилиндром 1 а перекрыт выпускным клапаном 8 а. Когда рабочая лопатка компрессора 1 достигнет кромки его выпускного окна 7, впускной клапан 8 закрывается. Как только рабочие лопатки пройдут нижнюю точку касания роторов со стенками цилиндров через герметичные антифрикционные уплотнения 4 и 4 а и перейдут через впускные окна 6 и 6 а левых половин цилиндров, выпускной клапан 8 а камеры сгорания открывается. Одновременно в камеру сгорания 9 впрыскивается топливо форсункой 10 и поджигается электрической свечой зажигания 11. При нахождении в ней топливновоздушной смеси - требуется лишь воспламенение ее свечой. Воспламенившаяся рабочая смесь из камеры сгорания под давлением через открытый выпускной клапан 8 а поступает в рабочий цилиндр 1 а двигателя,при этом давление рабочих газов на лопатку 5 а со стороны камеры А перемещает е по внутренней стенке рабочего цилиндра, увлекая за собой ротор 2 а рабочего цилиндра. С другой стороны лопатки 5 а(камера Б) происходит вытеснение отработанных газов предыдущего цикла через постоянно открытые выпускные окна 7 а рабочего цилиндра 1 а в выпускной коллектор и далее через глушитель в выхлопную трубу. Таким образом, одновременно и непрерывно в первом цилиндре 1 происходят такты всасывания и сжатия воздуха (или горючей смеси), а во втором цилиндре 1 а - такты рабочего хода и выхлопа отработанных газов. Так как лопатки в камерах компрессора и двигателя смещены относительно друг друга на 180, то перепускные камеры сгорания 3 и 3 а (см. фиг.2) работают поочередно. В то время, когда в первой камере сгорания 3 происходит сгорание горючей смеси, во вторую камеру сгорания 3 а производится нагнетание воздуха (или горючей смеси) от компрессора. Это способствует равномерности вращения вала. Привод клапанов компрессора 4 и двигателя 5 может быть выполнен механическим от вала двигателя,либо электромеханическим. Предлагаемая конструкция позволяет создавать блочные модификации двигателей, состоящие из двух и более одинаковых блоков, соединенных последовательно между собой муфтами сцепления,что позволяет нивелировать мощностью в широком диапазоне, повысит экономичность и улучшит маневренность. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Роторный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, состоящий из цилиндра со впускными и выпускными окнами и эксцентрически насаженного на вал ротора с радиальными прорезями, в которых установлены подпружиненные скользящие лопатки отличающийся тем, что ДВС состоит из двух раздельных цилиндров один из которых является двухкамерным роторнопластинчатым компрессором, а другой-двухкамерным роторно-пластинчатым двигателем, валы которых соединены соосно, а сами цилиндры соединены трубопроводами с перепускными клапанами и двумя выносными съемными камерами сгорания между ними.