Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания

 

Роторно-лопастной двигатель относится к двигателестроению транспортных средств. Изобретение позволяет уменьшить инерционные нагрузки на элементы механизма. Двигатель содержит корпус с выхлопным и всасывающим патрубками, две пары лопастей с боковыми крышками и центральными втулками, кинематически связанные с выходным валом посредством механизмов их качания, образующие в корпусе рабочие камеры переменного объема и создающие в этих камерах в зависимости от угла поворота выходного вала зоны расширения и всасывания, причем на корпусе установлен трубопровод, соединяющий в конце цикла расширения зону расширения с зоной всасывания, и упомянутый трубопровод соединен с выхлопным патрубком через обратный клапан с возможностью регулирования усилия его открытия в зависимости от числа оборотов выходного вала, а зона всасывания соединена с трубопроводом через обратный клапан, открывающийся при давлении газов в трубопроводе, большем давления выхлопа сгоревших газов. 2 ил.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано, в частности в двигателестроении транспортных средств.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (объемная машина, см. патент RU N 2016239, МКИ F 04 C 2/00, 1994), содержащий корпус, две пары лопастей, которые кинематически связаны с выходным валом посредством механизмов качания лопастей, которые выполнены с использованием шарниров Гука. Недостатком такой конструкции является наличие больших инерционных нагрузок на механизм из-за неравномерного вращения лопастей и большая неравномерность крутящего момента на выходном валу.

Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (объемная машина, см. патент RU N 2016241, МКИ F 04 C 2/00, 1994), содержащий корпус, две пары лопастей, которые кинематически связаны с выходным валом посредством механизмов качания лопастей шестеренчатого типа с сателлитными валами, причем на штырях шестерен установлены кольцеобразные балансировочные грузы. Такая конструкция может устранить инерционные нагрузки от неравномерного вращения лопастей, действующие на зубья шестерен и на выходной вал, но не уменьшает инерционные нагрузки, действующие на подшипниковые опоры механизмов качания лопастей.

Задачей изобретения является уменьшение инерционных нагрузок на элементы механизма качания лопастей и повышения КПД двигателя за счет увеличения начального давления при сжатии рабочей смеси или воздуха путем перепуска части сгоревших газов в рабочий объем, заполненный рабочей смесью или воздухом и, тем самым, за счет предварительного сжатия рабочей смеси или воздуха, используя оставшуюся после расширения энергию сгоревших газов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что двигатель содержит корпус с выхлопным и всасывающим патрубками, две пары лопастей с боковыми крышками и центральными втулками, кинематически связанные с выходным валом посредством механизмов их качания и образующие в корпусе рабочие камеры переменного объема и создающие в этих камерах в зависимости от угла поворота выходного вала зоны расширения и всасывания, причем на корпусе установлен трубопровод, соединяющий в конце цикла расширения зону расширения с зоной всасывания, причем упомянутый трубопровод соединен с выхлопным патрубком через обратный клапан, с возможностью регулирования усилия его открытия в зависимости от числа оборотов выходного вала, а зона всасывания соединена с трубопроводом через обратный клапан, открывающийся при давлении газов в трубопроводе большим давления выхлопа сгоревших газов.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез двигателя при угле поворота выходного вала = 0; на фиг. 2 - то же при = 45^o.

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит корпус 1 с выхлопным 2 и всасывающим 3 патрубками, две пары лопастей 4 и 5 соответственно с боковыми крышками (не показаны) и центральными втулками 6, размещенные в корпусе и кинематически связанные с выходным валом 7 посредством механизмов качания лопастей (не показаны), причем на корпусе 1 установлен трубопровод 8, соединяющий в конце цикла расширения (за 10-15^o угла поворота выходного вала до окончания цикла) с зоной всасывания, а трубопровод 8 соединен с выхлопным патрубком 2 через обратный клапан 9, усилия открытия которого регулируются в зависимости от числа оборотов выходного вала, а зона всасывания соединена с трубопроводом через обратный клапан 10, открытие которого обеспечивается при давлении газов в трубопроводе большем давления выхлопа сгоревших газов. Кроме того, двигатель содержит пружину 11, поджимающую клапан 9 к своему седлу, а усилие поджатия регулируется эксцентриком 12, приводимого в движение от центробежного или иного регулятора. Усилие открытия клапана 10 обеспечивается пружиной 13.

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом. Механизмы качания лопастей обеспечивают образование в корпусе 4-х рабочих камер переменного объема по углу вращения выходного вала. Эти камеры (фиг. 1 и 2) между лопастями А-Б, Б-А', А'-Б' и Б'-А. За один оборот выходного вала в каждой из рабочих камер осуществляется все 4 рабочих цикла двигателя внутреннего сгорания, что эквивалентно восьмицилиндровому четырехтактному двигателю "классической" схемы.

На фиг. 1 в камере А-Б закончено сжатие рабочей смеси или воздуха с добавлением части продуктов сгорания, осуществляется сгорание рабочей смеси. В камере Б-А' закончен цикл расширения, камера соединена с трубопроводом 8, часть сгоревших газов через клапан 10 поступила в камеру Б'-А, предварительно заполненную рабочей смесью или воздухом, в камере Б'-А проведено предварительное сжатие за счет повышенного давления сгоревших газов в камере Б-А'. В первоначальный момент сообщения камеры Б-А' с трубопроводом 8 продукты сгорания перетекают в камеру А, так как усилие открытия клапана 10 меньше усилия открытия клапана 9, но как только давление в трубопроводе 8 достигнет потребного давления начала сжатия газов в камере Б'-А, открывается клапан 9, отрегулированный на это давление, и избыток продуктов сгорания попадает в выхлопной патрубок. В камере А'-Б' (фиг. 1) закончен выпуск сгоревших газов.

На фиг. 2 клапана 9 и 10 закрыты, в камере А-Б осуществляется цикл расширения, в камере Б-А' - выхлоп, в камере А'-Б' - всасывание, в камере Б'-А - сжатие. При этом пружина 13 препятствует открытию клапана 10 и преждевременному (до наполнения камеры А'-Б' рабочей смесью) попаданию сгоревших газов из трубопровода 8 в камеру А'- Б'.

Формула изобретения

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с выхлопным и всасывающим патрубками, две пары лопастей с боковыми крышками и центральными втулками, кинематически связанные с выходным валом посредством механизмов их качания, образующие в корпусе рабочие камеры переменного объема и создающие в этих камерах в зависимости от угла поворота выходного вала зоны расширения и всасывания, отличающийся тем, что на корпус установлен трубопровод, соединяющий в конце цикла расширения зону расширения с зоной всасывания, причем упомянутый трубопровод соединен с выхлопным патрубком через обратный клапан с возможностью регулирования усилия его открытия в зависимости от числа оборотов выходного вала, а зона всасывания соединения с трубопроводом через обратный клапан, открывающийся при давлении газов в трубопроводе, большим давления выхлопа сгоревших газов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2