РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНЕЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ

Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус в виде полого диска, дисковый ротор, размещенный внутри корпуса, два поршня, расположенных в периферийных областях ротора, пару уплотняющих задвижек, установленных с диаметрально противоположных сторон корпуса с возможностью перемещения и взаимодействующих с поверхностью ротора с образованием камер сгорания и сжатия, ресивер с впускным и выпускным клапанами, впускные и выхлопные патрубки, при этом, максимальное поперечное сечение ротора совпадает с поперечным сечением корпуса, имеющим два кулачковых выступа, с одинаковой конфигурацией и взаимодействующими с задвижками, причем, поршни расположены в периферийных областях максимального поперечного сечения ротора, а впускные и выпускные клапаны ресивера размещены по обе стороны другой из уплотняющих задвижек пары (Патент РФ №2136924, МПК F02B 53/00, опубл. 10.09.1999).
Недостаткам данного двигателя с внутренней камерой сгорания, как и прочих двигателей внутреннего сгорания, является сложность конструкции и технологии его изготовления, а так же высокий расход топлива, обусловленный необходимостью использования топлива при каждом повторении газодинамического цикла.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание роторного двигателя с внешней камерой сгорания простого по конструкции и технологии изготовления при сниженном расходе топлива и повышенном сроке эксплуатации двигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что роторный двигатель с внешней камерой сгорания, согласно заявленной полезной модели, включает ротор-маховик, заключенный в цилиндрический корпус, с внешней стороны которого камера сгорания, в полости которой расположен поршень, а на корпусе камеры - клапан подачи топлива, при этом полость камеры сгорания отделена от ротора-маховика подвижной перегородкой, закрепленной на корпусе ротора-маховика, состоящего из обода и крестообразной ступицы, посредством которой через втулку ротор-маховик закреплен на валу двигателя, причем на внешней поверхности обода выполнены полости, каждая из которых ограничена двумя плоскостями, одна из которых плавно сопряжена с корпусом ротора-маховика, а вторая является его лопастью. Кроме этого, на корпусе ротора-маховика установлена камера отвода газов, а на внутренней стороне корпуса за камерой сгорания по ходу ротора-маховика установлен датчик взаимосвязанный с системой управления процессом работы двигателя. При этом, концы крестообразной ступицы частично расположены против широкой части лопастей, а движения поршня вперед и закрытие перегородки осуществляется посредством электромеханического двигателя.
На Фиг. 1 показан разрез двигателя.
Роторный двигатель включает цилиндрический корпус 1, многолопастный ротор-маховик 2, состоящий из крестообразной ступицы 3 и обода 4, на внешней стороне которого выполнены полости 5, каждая из которых ограничена двумя плоскостями, одна из которых 6, плавно сопряжена с корпусом ротора-маховика 2, а вторая является его лопастью 7. Для увеличения прочности ротора-маховика 2 при наличии полостей 5, концы крестообразной ступицы 3 расположены частично напротив широкой части полостей 5, увеличивая толщину обода 4 в местах расположения полостей 5. Ротор-маховик 2 посредством ступицы 3 и втулки 8 закреплен на валу 9 двигателя. С внешней стороны корпуса 1 установлена внешняя камера сгорания 10 с подвижной перегородкой 11, закрепленной на корпусе 1. Камера сгорания 10 снабжена клапаном 12 подачи топливовоздушной смеси и поршнем 13 для поддержания давления в системе в процессе воздействия струи газа на лопасть 7. В корпусе 1 за камерой сгорания 10 (по ходу движения ротора-маховика 2) установлен датчик 14, взаимосвязанный с системой управления процессом. Плавное сопряжение плоскости 6 с корпусом 1 позволяет обеспечить включение датчика 14 в работу при прохождении точки сопряжения мимо датчика 14. Движение поршня 13 в сторону перегородки 11 и ее закрытие (обратный ход) осуществляется при помощи электромеханического привода (на чертеже не показан). В нижней части корпуса 1 установлена камера отвода газа 15. Ротор-маховик может быть выполнен, как в сборном варианте (ступица+обод), так и в цельнолитом.
Работа роторного двигателя осуществляется следующим способом. При неработающем двигателе одна из лопастей 7 находится на уровне датчика 14. Для запуска ротора-маховика во внешнюю камеру сгорания 10 через клапан 12 под давлением подается топливовоздушная смесь или воздух под высоким давлением. Под действием давления поршень 13 отходит назад, в это время перегородка 11 находится в закрытом состоянии. Закрытие и удержание перегородки 11 до взрыва смеси осуществляется от электродвигателя (на чертеже не показан) через систему управления и датчик 14. Далее, свечей зажигания, расположенной на камере сгорания 10 (на чертеже не показана), осуществляется поджиг топливовоздушной смеси, в результате микровзрыва под воздействием давления перегородка 11 открывается, при этом, для поддержания постоянного давления, поршень 13 через систему управления электроприводом подается вперед. Газы, отражаясь от перегородки 11, воздействуют (по ходу движения ротора-маховика 2) на лопасть 7, приводя ротор-маховик 2 в движение. При прохождении полости 5 через камеру отвода газа 15 происходит отвод отработанного газа и сброс давления. В момент прохождения задней части (по ходу движения) полости 5 мимо датчика 14 (при наличии сопряженности боковой плоскости 6 с корпусом 1) подается сигнал на систему управления для закрытия перегородки 11 и подачу топливовоздушной смеси в камеру сгорания 10 для осуществления работы следующей лопасти 7, которая к этому моменту занимает месторасположение предыдущей лопасти 7, будучи сопряженной с корпусом 1, воздействуя на датчик 14 через систему управления, включает поджиг для осуществления работы этой лопасти 7. То есть, задней частью плоскости 6 подается сигнал (при прохождении мимо датчика 14) для подачи в камеру сгорания 10 топливовоздушной смеси для работы последующей лопасти 7, а эта лопасть, занимая месторасположение предыдущей лопасти 7, включает через датчик 14 и систему управления очередной поджиг (для себя), после чего газодинамический цикл повторяется. Рабочий цикл после многократного повторения и по достижению двигателем заданной скорости, за счет накопления энергии ротора-маховика (под воздействием системы управления процессом), можно повторять через одну или две лопасти 7 или через несколько оборотов ротора-маховика, что снижает ударные нагрузки на конструкцию двигателя, при этом происходит экономия топлива и увеличивается срок эксплуатации двигателя, а при близком расположении камер 10 и 15 обеспечивается быстрый отвод газов из рабочей зоны ротора-маховика, что позволяет исключить нагрев двигателя и его деформацию при сохранении вакуума в сопряженных областях ротора-маховика 2 и корпуса 1. Для увеличения тяги двигателя можно насаждать на одном валу несколько роторных двигателей с внешней камерой сгорания.
Таким образом, использование полезной модели позволяет при простом конструктивном исполнении двигателя обеспечивать его длительную эксплуатацию при сниженном расходе топлива.