Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторным двигателям, и может быть использовано в энергомашиностроении, тепловозостроении, судостроении, авиации и тракторе- и автомобилестроении.

Известно много конструкций роторных двигателей внутреннего сгорания: двигатель Кули (США), Амплебая (Англия), Валиндера и Скоога (Швеция), Ванкеля (ФРГ). Эти двигатели не получили широкого распространения из-за кинематической и технологической сложности, трудности уплотнения, охлаждения, смазки и смесеобразования. Все эти недостатки снижают надежность, моторесурс, экономичность двигателя.

Наиболее близким аналогом является двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с двумя торцевыми крышками, эксцентрично установленный в корпусе ротор с радиальными пазами, в которых размещены лопасти, а также системы топливоподачи и газообмена. Ротор и корпус выполнены сплошными из волокнистого углерод-углеродного композита или термостойкой керамики, лопасти - в виде пакета пластин из углеграфитовой композиции, а в теле ротора между пазами выполнены камеры сгорания в виде цилиндрических или сферических углублений (см. патент RU 2011866, F02B 53/00, 1994, 7 с.).

Недостатком известного двигателя является недостаточно высокая мощность и КПД.

Технической задачей изобретения является повышение мощности и КПД.

Поставленная задача решается тем, что двигатель внутреннего сгорания содержит корпус, внутри которого размещен вал, по меньшей мере, две лопасти, установленные с возможностью вращения вместе с валом, между которыми образованы камеры сгорания, систему подачи топлива, систему отвода отработавших газов и систему зажигания. С внутренней стороны корпуса выполнен выступ в виде втулки, в которой размещена часть упомянутого вала, а каждая лопасть снабжена механизмом поочередной ее фиксации относительно втулки и вала двигателя.

Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает повышение мощности и КПД двигателя за счет новой компоновки деталей двигателя и за счет исключения из конструкции двигателя, поршней, деталей кривошипно-шатунного механизма.

В частных вариантах изобретения на втулке выполнен паз, а на валу двигателя несколько пазов, при этом механизм фиксации содержит элементы, выполненные с возможностью поочередного вхождения в упомянутый паз, выполненный на втулке, и в упомянутые пазы, выполненные на валу.

Механизм фиксации может состоять из коромысла, одно плечо которого выполнено с возможностью вхождения и фиксации в упомянутом пазу втулки, а другое - в одном из упомянутых пазов вала двигателя.

Механизм фиксации может дополнительно содержать один элемент, выполненный, например, в виде кнопки, установленной с возможностью взаимодействия с соседней лопастью и воздействия при этом на одно из плеч коромысла для вхождения последнего в упомянутый паз втулки или в один из упомянутых пазов вала, и другой элемент, выполненный в виде отверстия в лопасти, сообщающегося с камерой сгорания и через которое давление газов камеры сгорания передается на другое плечо коромысла с возможностью вхождения последнего в упомянутый паз втулки или в один из упомянутых пазов вала.

На кнопке могут быть выполнены наклонные пазы или выступы, а на одном из плеч коромысла соответствующие им и взаимодействующие с ними выступы или пазы.

Механизм фиксации может состоять из шайбы, имеющей форму сегмента окружности, одна часть которой выполнена с возможностью фиксации в одном из упомянутых пазов вала двигателя, а другая - в упомянутом пазу втулки.

Механизм фиксации может дополнительно содержать один элемент, выполненный, например, в виде кнопки, установленной с возможностью взаимодействия с соседней лопастью и воздействия при этом на одну из частей шайбы для вхождения последней в упомянутый паз втулки или в один из упомянутых пазов вала, и другой элемент, выполненный в виде отверстия в лопасти, сообщающегося с камерой сгорания и через которое давление газов камеры сгорания передается на другую часть шайбы с возможностью вхождения последней в упомянутый паз втулки или в один из упомянутых пазов вала.

На кнопке могут быть выполнены наклонные пазы или выступы, а на одной из частей шайбы соответствующие им и взаимодействующие с ними выступы или пазы.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей.

На фиг.1, 2 показано поперечное сечение двигателя с вариантом механизма фиксации по п.7: фиг.1 - детали двигателя в частично разобщенном состоянии, фиг.2 - детали двигателя в полностью разобщенном состоянии.

На фиг.3 показан двигатель в изометрии с вариантом механизма фиксации по п.4.

На фиг.4 показана лопасть с механизмом фиксации по п.4 и двумя центрирующими кольцами.

На фиг.5 показана лопасть с механизмом фиксации по п.7 и одним центрирующим кольцом.

На фиг.6 показана часть механизма фиксации по п.5.

На фиг.7 показана часть механизма фиксации по п.8.

На фиг.8-11 показана принципиальная схема работы двигателя.

Двигатель содержит корпус 1, в виде тора, состоящего из двух частей, внутри которого размещен вал 2, по меньшей мере, две лопасти 3, установленные на одном или нескольких центрирующих кольцах 4 с возможностью вращения вместе с валом 2. Форма лопастей 3 повторяет форму внутренней полости корпуса 1. Между лопастями образованы камеры сгорания 5. Двигатель содержит систему подачи топлива, например в виде форсунки 6, систему отвода отработавших газов, например в виде отверстия 7 и систему зажигания, например, в виде свечи 8. С внутренней стороны корпуса выполнен выступ в виде втулки 9, в которой размещена часть упомянутого вала. Лопасть 3 снабжена механизмом поочередной ее фиксации относительно втулки и вала двигателя. Данный механизм размещен в полости, выполненной в лопасти. На втулке 9 выполнен паз 10, а на валу двигателя несколько пазов 11.

Механизм фиксации может состоять из коромысла (фиг.6), одно плечо 12 которого выполнено с возможностью вхождения и фиксации в пазу 10 втулки, а другое 13 - в одном из пазов 11 вала двигателя.

Механизм фиксации может быть выполнен в виде шайбы 14, имеющей форму сегмента окружности, одна часть 15 которой выполнена с возможностью фиксации в одном из пазов 11 вала двигателя, а другая 16 - в пазу 10 втулки.

Механизм фиксации содержит один элемент, выполненный, например, в виде кнопки 17, установленной с возможностью взаимодействия с соседней лопастью и воздействия при этом через наклонные пазы 18 на одно из плеч 12 коромысла или одну из частей шайбы 14, и другой элемент, выполненный в виде отверстия 19 в лопасти, сообщающегося с камерой сгорания и через которое давление газов камеры сгорания передается на другое плечо 13 коромысла или другую часть 16 шайбы.

Работа двигателя осуществляется следующим образом (см. фиг.8-11)

В исходном положении лопасть в положении II зафиксирована механизмом фиксации относительно втулки 9 корпуса в верхней мертвой точке (ВМТ), а лопасти в положении I и в положении III зафиксированы механизмом фиксации относительно вала 2 двигателя. Камера «а» заполнена топливовоздушной смесью (фиг.8). При подаче напряжения на свечу 8, последняя зажигает топливовоздушную смесь в камере «а». Образовавшиеся газы давят на лопасть в положении I, которая поворачивается вместе с валом и с лопастью в положении III по часовой стрелке. Газы из камеры «б» через отверстие 7 газообмена выходят наружу, а камера «в» заполняется новой топливовоздушной смесью (фиг.9). Прекращается подача топливовоздушной смеси в камеру «в». При подходе лопасти в положении III к лопасти в положении II она давит на кнопку 17 лопасти в положении II, которая переключает механизм фиксации лопасти в положении II, т.е. лопасть в положении II фиксируется относительно вала 2 двигателя и поворачивается, а лопасть в положении III фиксируется относительно втулки 9 корпуса в ВМТ (фиг.10, 11).

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, внутри которого размещен вал, по меньшей мере, две лопасти, установленные с возможностью вращения вместе с валом, между которыми образованы камеры сгорания, систему подачи топлива, систему отвода отработавших газов и систему зажигания, отличающийся тем, что с внутренней стороны корпуса выполнен выступ в виде втулки, в которой размещена часть упомянутого вала, а каждая лопасть снабжена механизмом поочередной ее фиксации относительно втулки и вала двигателя.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на втулке выполнен паз, а на валу двигателя несколько пазов, при этом механизм фиксации содержит элементы, выполненные с возможностью поочередного вхождения в упомянутый паз, выполненный на втулке, и в упомянутые пазы, выполненные на валу.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что механизм фиксации состоит из коромысла, одно плечо которого выполнено с возможностью вхождения и фиксации в упомянутом пазу втулки, а другое - в одном из упомянутых пазов вала двигателя.

4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что механизм фиксации дополнительно содержит один элемент, выполненный, например, в виде кнопки, установленной с возможностью взаимодействия с соседней лопастью и воздействия при этом на одно из плеч коромысла для вхождения последнего в упомянутый паз втулки или в один из упомянутых пазов вала, и другой элемент, выполненный в виде отверстия в лопасти, сообщающегося с камерой сгорания и через которое давление газов камеры сгорания передается на другое плечо коромысла с возможностью вхождения последнего в упомянутый паз втулки или в один из упомянутых пазов вала.

5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что на кнопке выполнены наклонные пазы или выступы, а на одном из плеч коромысла соответствующие им и взаимодействующие с ними выступы или пазы.

6. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что механизм фиксации состоит из шайбы, имеющей форму сегмента окружности, одна часть которой выполнена с возможностью фиксации в одном из упомянутых пазов вала двигателя, а другая - в упомянутом пазу втулки.

7. Двигатель по п.6, отличающийся тем, что механизм фиксации дополнительно содержит один элемент, выполненный, например, в виде кнопки, установленной с возможностью взаимодействия с соседней лопастью и воздействия при этом на одну из частей шайбы для вхождения последней в упомянутый паз втулки или в один из упомянутых пазов вала, и другой элемент, выполненный в виде отверстия в лопасти, сообщающегося с камерой сгорания и через которое давление газов камеры сгорания передается на другую часть шайбы с возможностью вхождения последней в упомянутый паз втулки или в один из упомянутых пазов вала.

8. Двигатель по п.7, отличающийся тем, что на кнопке выполнены наклонные пазы или выступы, а на одной из частей шайбы соответствующие им и взаимодействующие с ними выступы или пазы.