Импульсный двигатель внутреннего сгорания

Импульсный двигатель внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, предназначенным для преобразования тепловой энергии в механическую работу, и может найти широкое применение в транспортных средствах всех марок, работающих на бензине, дизельном топливе и природном газе.

Известные двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для вышеуказанных целей, описаны в патентах US 5758617 А от 1998 года, US 5888058 А от 1999 года, DE 3119229 А1 от 1982 года, DE 4436196 А1 от 1995 года, RU 2023887 С1 от 1994 года и GB 2156437 А от 1985 года и других. Близким по своей технической сущности является двигатель внутреннего сгорания, патент US 4638776 A, F02B 53/04 от 1987 года, содержащий корпус с компрессорной и рабочей камерой, установленные под углом 180 градусов относительно друг друга, разделенные перегородкой и закрытые боковыми крышками, в которых установлены по свободной посадке компрессорный и рабочий роторы различной ширины, содержащие пазы, в которых по свободной посадке установлены лопасти, при этом компрессорный и рабочий роторы жестко связаны с валом отбора мощности, а малые камеры сжатия компрессорного ротора сообщаются согласно рабочему циклу с рабочими камерами сжатия рабочего ротора.

Недостатками вышеуказанного двигателя внутреннего сгорания являются: сложный по устройству, плохое охлаждение в целом, большие габариты и вес, большие потери чистого воздуха, потеря тепла при сжатии из-за перепускного окна в перегородке, недостаточная мощность в целом.

Ближайшим аналогом изобретения является импульсный двигатель, содержащий корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180 градусов относительно друг от друга, в корпусе во внутренней полости в центре имеется выступ с центральным отверстием меньшего диаметра, во внутренней полости центрального выступа по свободной посадке установлен ротор, имеющий минимальное число ступенчатых пазов - четыре и больше, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, расположены во внутренней полости центрального выступа в корпусе согласно рабочему циклу независимо друг от друга по объему (см. патент US 5758617 A, F02B 53/00, 1998).

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что по свободной посадке во внутренней полости корпуса неподвижно установлено распределительное кольцо, закрытое с двух сторон крышками, имеющими в центральной части неподвижные кулачки, кинематически связанные со штангами, компенсационными пружинами и ступенчатыми лопастями, где во внутренней полости распределительного кольца по свободной посадке установлен ротор, имеющий минимальное число ступенчатых пазов - четыре и больше, соответственно установленные в них по свободной посадке ступенчатые лопасти, имеющие с рабочего торца полуокружность, а во внутренней полости распределительного кольца согласно рабочему циклу расположены независимые друг от друга по объему компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, разделенные двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя ступенчатыми лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между каждыми двумя лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом.

Такая компоновка импульсного двигателя внутреннего сгорания обеспечивает резкое упрощение конструкции в целом, резко улучшает охлаждение боковых крышек и распределительного кольца, существенно снижаются вес и габариты, а также повышается мощность за счет нового цикла работы двигателя, где за один оборот вала отбора мощности можно делать от четырех ходов и больше.

Таким образом импульсный двигатель, содержащий корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180 градусов относительно друг от друга, в корпусе во внутренней полости в центре имеется выступ с центральным отверстием меньшего диаметра, во внутренней полости центрального выступа по свободной посадке установлен ротор, имеющий минимальное число ступенчатых пазов - четыре и больше, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, расположены во внутренней полости центрального выступа в корпусе согласно рабочему циклу независимо друг от друга по объему, отличается тем, что выступ закрыт с двух сторон крышками, лопасти выполнены спаренными ступенчатыми и имеют с рабочего торца полуокружность, компрессорная камера и рабочая камера разделены двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя ступенчатыми спаренными лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между каждыми двумя спаренными лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом.

Устройство импульсного двигателя внутреннего сгорания смотрите на фиг.1; 2; 3; 4; 5 и 6.

На чертежах представлены:

Фиг.1 - продольный разрез импульсного двигателя,

Фиг.2 - поперечный разрез А-А импульсного двигателя,

Фиг.3 - вид сбоку рабочего ротора со ступенчатыми пазами и ступенчатыми лопастями с боковым уплотнением по принципу поршневых колец,

Фиг.4 - разрез В-В пазов ротора со специальным боковым уплотнением,

Фиг.5 - продольный разрез ступенчатой лопасти,

Фиг.6 - вид сверху с радиусом ступенчатой лопасти.

Импульсный двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих основных частей, корпуса - 1 цилиндрической формы, где с передней и задней стороны в центральной внутренней полости по свободной посадке установлены боковые крышки - 2 тоже цилиндрической формы, упирающиеся в центральный выступ, где во внутренней поверхности имеются свободные рабочие компрессорная камера - 3, связанная постоянно с впускным окном - 4, и рабочая камера - 5, связанная с выпускным окном - 6. Внутренняя поверхность центрального выступа корпуса - 1 всегда разделена на четыре равных сектора, где два их них являются компрессорной камерой - 3 и рабочей камерой - 5, разделенные двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя ступенчатыми лопастями - 7. Передние торцы крышек - 2 уплотняются кольцами - 8, а наружный диаметр крышек - 2 сцентрирован с внутренним диаметром корпуса - 1, и уплотняются кольцами - 9. Между центральным выступом корпуса - 1 и малыми диаметрами крышек - 2 образуется герметичное свободное пространство - 10, сообщающееся между собой окнами - 11, а расточки - 12 в боковых крышках - 2 улучшают общий отвод тепла. Крышки - 2 крепятся к корпусу - 1 с помощью болтов - 13. Внутри центрального малого диаметра корпуса - 1 по свободной посадке размещен ротор - 14. Ротор - 14 равномерно по окружности имеет четыре сдвоенных ступенчатых паза, где по свободной посадке размещены в каждому пазу по две рабочих ступенчатых лопасти - 7. Количество рабочих пазов - четное число и нечетное, но не меньше четырех и больше. Ступенчатые лопасти - 7 с рабочего торца имеют закругления радиусом, равным половине толщины самой лопасти - 7, а толщина отдельной ступени должна быть равна половине общей толщины, что при работе обеспечит полное уравновешивание с двух торцов давление рабочих газов и рабочий торец будет мало изнашиваться. На рабочие лопасти будет действовать сила прижима. Только инерция и легкое усилие пружин - 15 с толкателями - 16. В промежутках между лопастями - 7 по наружному диаметру ротора - 14 выполнены вспомогательные каналы - 17 малого поперечного сечения, соединенные с камерами - 18 сжатия. Ротор - 14 установлен неподвижно на валу - 19 отбора мощности с помощью шпонки - 20. В верхней части корпуса сделано окно - 21 для установки свечи зажигания. Вал - 19 отбора мощности установлен неподвижно во внутренних обоймах подшипников - 22, размещенных в центральных гнездах крышек - 2. Подшипники - 22 закрыты крышками - 23. Выходные концы вала - 19 отбора мощности уплотняются манжетами - 24, а крышки - 23 крепятся болтами - 25, уплотняются прокладками - 26. С двух боковых сторон у каждой ступенчатой лопасти - 7 имеются разгрузочные пазы - 27, что обеспечивает свободное перемещение последних.

Таким образом, устроен импульсный двигатель внутреннего сгорания. Высота ступени - 28 должна быть равна половине общей толщины - 29. Боковое уплотнение ротора - 14 с двух сторон, смотрите фиг.4, производится с помощью прямоугольной шпонки - 30, подпружиненной волновой пластинчатой пружиной - 31. Уплотнение с боков лопастей - 7 производится шпонками фигурными - 32 таким же способом. Данное уплотнение обеспечит надежное уплотнение и долговечность работы при нормальной смазке или хорошем подборе материала.

Работа импульсного двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом, смотрите фиг.1; 2; 3; 4; 5 и 6.

При вращении вала - 19 отбора мощности вправо по стрелке и когда спаренные ступенчатые лопасти - 7 будут утоплены в ступенчатых пазах ротора - 14, то в данный момент времени компрессорная камера - 3 полностью наполнена горючей смесью, а вспомогательный канал - 17 в данный момент времени совместно с камерой - 18 сжатия тоже заполнены горючей смесью под давлением и соединены с окном - 21, где установлена свеча зажигания, зажигающая в данный момент рабочую, горючую смесь. В результате в камере - 18 сжатия создается высокое давление. При дальнейшем вращении вала - 19 отбора мощности передние две спаренные лопасти - 7 совмещаются с рабочей камерой - 5, выдвигаясь из ступенчатого паза ротора - 14, и давление сразу начинает давить на передние две спаренные лопасти - 7, а задние спаренные две лопасти находятся в данный момент полностью в утопленном положении и не оказывают обратного сопротивления, что обеспечивает поворот вала - 19 на 90 градусов. При дальнейшем вращении вала - 19 отбора мощности в передней зоне сдвоенных лопастей - 7 из рабочей камеры - 5 вытесняются отработавшие рабочие газы в выпускное окно - 6, под действием разрежения всасывается рабочая смесь в компрессорную камеру - 3 и одновременно происходит сжатие рабочей смеси в вспомогательном канале - 17 и в камере - 18 сжатия. При дальнейшем вращении вала - 19 отбора мощности, когда очередная пара сдвоенных, ступенчатых лопастей - 7 будут полностью утоплены, а камера - 18 совместится с окном - 21 со свечой, снова происходит рабочий ход, длящийся поворотом вала - 19 на 90 градусов. В импульсном двигателе за один оборот вала - 19 происходят четыре рабочих хода, потому что одновременно происходят все четыре рабочих такта, впуск, выпуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Вот так работает новый импульсный двигатель на бензиновой рабочей смеси, а чтобы двигатель работал на дизельном топливе, необходимо вместо свечи зажигания установить форсунку, топливный насос и систему распределения, как и на бензиновой смеси.

Для нормальной работы необходимо в бензин заливать масло 10…15% на литр, установив опытным путем. Коренные опоры можно смазывать практически любой смазкой.

Импульсный двигатель, содержащий корпус с компрессорной камерой и рабочей, установленными под углом 180° относительно друг друга, в корпусе во внутренней полости в центре имеется выступ с центральным отверстием меньшего диаметра, во внутренней полости центрального выступа по свободной посадке установлен ротор, имеющий минимальное число ступенчатых пазов - четыре и больше, соответственно установленные в них по свободной посадке лопасти, компрессорная камера, связанная постоянно с впускным окном, и рабочая камера, постоянно сообщающаяся с выпускным окном, расположены во внутренней полости центрального выступа в корпусе согласно рабочего цикла независимо друг от друга по объему, отличающийся тем, что выступ закрыт с двух сторон крышками, лопасти выполнены спаренными ступенчатыми и имеют с рабочего торца полуокружность, компрессорная камера и рабочая камера разделены двумя равными участками меньшего диаметра, длина дуг которых равна длине дуги между двумя ступенчатыми спаренными лопастями по наружному диаметру ротора, имеющего между каждыми двумя спаренными лопастями камеру сжатия с вспомогательным каналом.