РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ-РИВЕНЕР

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к роторным двигателям внутреннего сгорания.
- Известен роторный двигатель внутреннего сгорания содержащий неподвижный корпус с рабочей полостью, внутри которого расположен ротор, частично взаимодействующий с корпусом, разделитель взаимодействующий с корпусом и ротором, камеры сгорания и расширения, источники подачи топлива и сжатого воздуха и выпускное окно [1].
Недостатком этого двигателя является низкий КПД из-за неполного сгорания рабочего тела к моменту его выброса в атмосферу.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является роторный двигатель внутреннего сгорания содержащий неподвижный корпус с рабочей полостью внутри которого расположен ротор с разделительной лопаткой взаимодействующей одновременно с корпусом и ротором, компрессор с впускным клапаном во впускном патрубке и устройство для подачи топлива установленное на камере сгорания. Камера сгорания с впускным и выпускным клапанами соединена посредством перепускных патрубков с компрессором и камерой расширения с выпускным окном [2].
Указанный двигатель обладает рядом недостатков, а именно.
Продувка камеры сгорания и наличие патрубка между камерой сгорания и камерой расширения создают большие аэродинамические сопротивления и потери энергии, что снижает КПД двигателя. Управление клапанами для продувки усложняет конструкцию двигателя. Кроме того ротор жестко связан с коленвалом компрессора, что не дает возможности регулировать степень сжатия.
Задачей изобретения является создание надежного в работе простого и технологичного двигателя внутреннего сгорания с высоким КПД.
Технический результат достигается тем, что роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий неподвижный корпус с рабочей, полостью внутри которого расположен ротор с разделительной лопаткой взаимодействующей одновременно с корпусом и ротором, компрессор и устройство для подачи топлива, дополнительно снабжен вариатором, находящимся на одном валу с ротором и приводящем в действие компрессор, а также ресивером, установленным между компессором и корпусом и соединенным посредством впускного клапана с рабочей камерой. Кроме того устройство для подачи топлива соединено с нагнетательно-дозирующим устройством, а рабочая
полость разделена лопаткой на регулируемые рабочую и выхлопную камеры переменных объемов.
На чертежах поперечного сечения двигателя показаны основные такты роторного двигателя:
на фиг.1 - в рабочей камере переменного объема (РКПО) такт приготовления топливо-воздушной смеси, в выпускной камере переменного объема (ВКПО) выхлоп отработанных газов;
на фиг.2 - в РКПО такт воспламенения топливно-воздушной смеси и начало рабочего хода, в ВКПО выхлоп отработанных газов;
на фиг.3 - в РКПО конец рабочего хода, в ВКПО выхлоп отработанных газов.
Двигатель внутреннего сгорания состоит из неподвижного корпуса статора 1 с внутренней поверхностью соприкасающейся в точке А с вращающейся поверхностью ротора 2. Компрессор 3 любого, например поршневого или винтового типа, приводится в действие с помощью вариатора 4 находящегося на одном валу с ротором 2. Рабочий орган двигателя в виде лопатки 5 находится подвижно в роторе 2, описывая замкнутую кривую по внутренней поверхности корпуса 1. Лопатка 5 постоянно прижата торцом к внутренней поверхности корпуса 1 пружиной 6. Наружная поверхность ротора 2, вместе с внутренней поверхностью корпуса 1 образуют две камеры: рабочую камеру переменного объема 7 и выпускную камеру переменного объема 8 разделенные вращающейся лопаткой 5.
В начале образования камеры 7 между ней и ресивером 9 имеется впускной клапан 10. Устройство для подачи топлива (форсунка) 11 расположено в корпусе статора 1 в наибольшей близости к впускному клапану 10 и соединена с нагнетательно-дизирующем устройством 12, состоящим из топливного насоса и любого, например, механического или электронного дозирующего устройства (на чертеже не показаны). На статоре 1 расположена свеча зажигания 13. В конце камеры 8 имеется выпускное окно 14, соединенное с глушителем 15. В точке А расположено смазывающее и уплотнительное устройство 16, в точке выхода лопатки 5 из ротора 2 - смазывающее устройство 17, а в торцевой части разделительной лопатки 5 - уплотнительное устройство 18.
Работает устройство следующим образом.
При вращении ротора 2 по часовой стрелке от точки А и достижении разделительной лопаткой 5 угла а (рисунок 1) открывается впускной клапан 10 и сжатый компрессором 3 воздух из ресивера 9 попадает под давлением в рабочую камеру переменного объема 7. Одновременно в рабочую камеру переменного объема подается нагнетательно-дозирующим устройством 12 через устройство для
подачи топлива 11 топливо для образования в рабочей камере переменного объема топливно-воздушной смеси. По мере поворота ротора 2 и достижения разделительной лопаткой 5 угла β (рисунок 2) прекращается подача топлива через устройство для подачи топлива 11, впускной клапан 10 закрывается и подается высокое напряжение на свечу зажигания 13, которая воспламеняет топливо-воздушную смесь в рабочей камере переменного объема и образовавшееся из продуктов сгорания рабочее тело воздействует на разделительную лопатку 5 и заставляет вращаться ротор 2. Одновременно по мере вращения ротора 2 лопатка 5 выталкивает из выпускной камеры переменного объема через выпускное окно 14 отработанные газы от предыдущего цикла (рисунок 3). Вращение компрессора 3 от ротора передается через вариатор 4. Подстройка выходных характеристик компрессора 3 регулируется на вариаторе вручную или автоматически (механически, электронно и т.д.). Сжатый компрессором 3 воздух поступает в ресивер 9, при этом давление в нем, при помощи регулируемого вариатора 4, поддерживается наиболее оптимальным. При прохождении лопаткой 5 выпускного окна 14 начинается выход через него рабочего тела в виде отработанных газов из камеры 7 и заканчивается выталкивание отработанных газов из камеры 8. При повороте лопатки 5 на угол γ и достижения ею исходной точки А завершится полный цикл и начнется следующий.
Таким образом такт приготовления топливо-воздушной смеси в камере 7 начинается при достижении лопаткой угла α, т.е. такого наименьшего угла поворота лопатки при котором впускной клапан для сжатого воздуха и устройство для подачи топлива уже находятся за тыльной стороной лопатки и начинается нагнетание воздуха и топлива в расширяющуюся камеру 7. Как уже было сказано впускной клапан может приводится в действие механически от ротора, пневматически, электронно или любым другим способом (привод впускного клапана на чертежах не показан). За счет применения регулируемого вариатора между ротором и компрессором давление воздуха в ресивере регулируется так, чтобы воздух, попав в камеру 7 имел оптимальное давление для рабочего объема камеры, сорта топлива и его количества для достижения максимального КПД. Теплота, выделенная при сжатии воздуха в компрессоре, отводится самим компрессором и частично ресивером. Более того, сжатый воздух, попадая из ресивера с большим давлением в рабочую камеру с меньшим давлением, расширяясь, дополнительно теряет свою температуру, что позволяет использовать большие давления (в других ДВС - степень сжатия) топливо-воздушной смеси с дешевым низкооктановым топливом. Угол β, когда образуется рабочее тело, является величиной переменной и регулируемой для требуемых показателей, т.е. мощность двигателя, крутящий момент, обороты и режим работы (экономичный,
крейсерский, форсированный и т.д.) легко регулируется давлением воздуха в ресивере, сортом и количеством подаваемого топлива, временем открытия и закрытия впускного клапана, моментом подачи высокого напряжения на свечу зажигания, соотношением камеры 7 и камеры 8, что практически недоступно для других ДВС. Вышеуказанные преимущества предлагаемого двигателя позволяют также производить запуск двигателя остаточным сжатым воздухом из ресивера или от другого внешнего источника без аккумулятора. Так как, в двигателе всего две камеры переменного объема, в которых происходят только присущие им определенные такты, то отсутствует мертвый объем и осуществляется полное очищение обеих камер переменного объема от отработанных газов, а все внутренние поверхности двигателя являются самоочищающимися. Наличие выпускного окна вместо клапана смягчает работу двигателя. Двигатель можно перевести на газовое топливо практически без переделок. Наличие бортового компрессора предоставляет ряд удобств на автомобиле - подкачка шин, пневмодомкрат, пневмоусилители тормозов и рулевого управления и т.д.