Вернуться к оглавлению книги 3.

 

 

Глава 5.  Карбюраторный ДВС «Ротфен».

                                                         

 

 

Раздел 1. От автора.

 

В главах 5, 6, 7 настоящей книги описаны конструкции ДВС «Ротфен» на базе традиционных, хорошо отработанных принципов преобразования тепловой энергии топлива в механический крутящий момент.

Конструкторских проработок предлагаемых ДВС я не проводил.

Все нижеизложенные материалы отражают принципы построения роторных ДВС «Ротфен», не более.

Вместе с тем этого вполне достаточно для изучения и понимания предлагаемых конструкций.

Схемы, предложенные в этих главах прекрасно ложатся на конструкцию «Ротфен-карусель». Более того, ДВС на базе машины «Карусель» более технологичны и понятны, и соответственно более привлекательны.

 

     ПРИЛОЖЕНИЕ К ЗАЯВКАМ НА ДВС «РОТФЕН».

 

Графическое пояснение-ключ для чтения схем заявок показанное на Фиг. 1 содержит пару /правую и левую/ групп соответствую­щих друг другу изображений.

 

Правая группа /детали А, Б, В/ в упрощенном виде отображает основные детали роторно-вентиляторной машины "Ротфен-2". 

Левая - схематическое их изображе­ние с позиции смотрящего по указательным стрелкам.

Таким об­разом, верхняя половина статора роторно-вентиляторной машины /деталь А/ слева схематично изображена так, как если смотреть на нее сверху и на просвет, система ротор-вентилятор /деталь Б/ - если смотреть на нее сверху, нижняя половина статора /деталь В/ - так же, если смотреть на нее сверху, как бы изнутри машины.

 

Статор роторно-вентиляторной машины разде­лен на две половины /верхнюю и нижнюю/ УСЛОВНО, для более наглядного пояснения работы двигателя.

 

При рассмотрении схем заявок представляют интерес следующие элементы верхней половины статора /детали А/:

 

Поз. 1 - боко­вая стенка статора,

Поз. 2 - круговая внутренняя рабочая по­верхность статора.

 

Круговая внутренняя рабочая поверхность 2 статора при указан­ном, справа взаимном расположении деталей А, Б, В имеет два сек­тора по 180 градусов Ф1 и Ф2 /линия раздела проходит в плос­кости расположения оси вентилятора, совпадающей с плоскостью расположения оси ротора/.                            

В секторе Ф1, при вращении системы ротор-вентилятор Б по часо­вой стрелке, объем перемещающихся ее рабочих камер уменьша­ется, а в секторе Ф2 - увеличивается.

Система ротор-вентилятор /деталь Б/ содержит жесткий ротор, состоящий из сферического сегмента 3 на полюсе которого на­ходится ось ротора 5, а по краям радиально прикреплены /жестко/ крылья-перегородки 4, и вентилятор состоящий из центральной сферической детали 7, оси вентилятора 8 и лопастей-поршней 6.

В данных заявках рассматриваются роторно-вентиляторные двигатели с восьмилопастными вентиляторами, соответственно лопастей-поршней 6 всего восемь, столько же и крыльев-перегородок 4.

   

 

 

В нижней половине статора /деталь В/ представляют интерес следующие элементы: поз. 9 - боковая стенка статора, поз. 10 - круговая внутренняя рабочая поверхность статора. 

Как и в верхней половине статора, круговая внутренняя рабо­чая поверхность 10 нижней половины статора, при указанном справа взаимном расположении деталей А, Б, и В, имеет два сектора по 180 градусов Ф3 и Ф4.

В секторе ФЗ при вращении системы ротор-вентилятор Б по часовой стрелке, объем ее ра­бочих камер увеличивается, а в секторе Ф4 - уменьшается.

Пользуясь графическим пояснением Фиг. 1 легко проследить работу контуров двигателя и их взаимодействие, по схемам заявок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 2. Материалы выделенной заявки (№ 4418604/06 от 29.04.88 г).

 

 

Выделена из заявки № 4418604/06 67354

Объект - устройство

 

                                  Первеев Георгий Павлович

 

                                                                                         МКИ

 

 

КАРБЮРАТОРНЫЙ РОТОРНО-ВЕНТИЛЯТОРНЫИ ДВИГАТЕЛЬ.

 

 

 

Настоящее изобретение относится к двигателестроению. Может использоваться во всех отраслях народного хозяйства.

 

Функциональным аналогом предлагаемому двигателю является роторно-поршневой двигатель Ванкеля.

 

В качестве прототипа выбран роторно-поршневой двигатель Ванкеля /см. журнал "Катера и яхты" № 2 /3-4/, 1986 г. стр. 44-47 статья Г. Колясева и Г.. Тихомирова "Пробьет ли час роторного двигателя?"/. Он представляет собой механи­ческую систему, в которой преобразование внутренней энергии высокосжатых продуктов сгорания топливовоздушной смеси в крутящий момент осуществляется за счет оригинальной конфигу­рации ротора и внутренних полостей статора-корпуса. Основны­ми деталями двигателя Ванкеля являются вал с эксцентриком, на котором может вращаться трехгранный ротор, выполняющий функции поршня, и корпус с внутренней рабочей поверхностью в виде цилиндрической эпитрохоиды, ротор может вращаться на эксцентрике вала, только обкатываясь своей шестерней с внут­ренним зубом по неподвижной шестерне закрепленной на боковой крышке корпуса. При вращении все три вершины ротора пос­тоянно касаются поверхности корпуса, образуя три отдельные седловидные камеры. Эти камеры, перемещаясь по периметру ра­бочей поверхности корпуса при сложном вращательном движении ротора, периодически изменяют свой объем - они изменяют его четыре раза за один оборот ротора. Благодаря этому осущест­вляется работа двигателя по четырехтактному циклу. Циклы ра­бочего процесса происходят во всех трех камерах одновремен­но, но со сдвигом 120 градусов.

Уплотнение газовых стыков между вершинами ротора и рабочей поверхностью корпуса производится плоскими радиальными пластинами, а торцевое уплотнение достигается слегка изогнутыми пластинами. Пластины прижимаются к уплотняемым повер­хностям плоскими пружинами-эспандерами давлением газов, а радиальные уплотнения - так же и центробежными силами. Отсутствие деталей совершающих возвратно-поступательные движения /шатунов, поршней, деталей газораспределения/ де­лает двигатель более уравновешенным и надежным.

 

Однороторный /односекционный/ роторно-поршневой двигатель по сложности и количеству деталей можно сравнить с традиционным двухцилиндровым двигателем внутреннего сгорания.

У роторного двигателя количество основных деталей не больше чем у обычного двухтактного двигателя аналогичной мощности, и в то же время его детали конструктивно проще и надежнее,

за исключением непривычной рабочей поверхности корпуса. Роторно-поршневой двигатель легче традиционных четырехтактных двигателей в среднем на 15-20 процентов. 

 

Технологическая сложность производства некоторых деталей двигателя - тот существенный недостаток, который является тормозом для широкого распространения двигателя Ванкеля. Немаловажно и то, что он имеет относительно высокий расход топлива на единицу произведенной работы.

 

Целью настоящего изобретения является реализация двигателя внутреннего сгорания на основе принципиально нового - роторно-вентиляторного преобразователя разности статических давлений рабочего тела в крутящий момент, что в силу кон­структивных особенностей преобразователя /компактность, про­стота и уравновешенность кинематической схемы, отсутствие деталей совершающих возвратно-поступательные движения, небольшой объем номенклатуры деталей, принципиальная мягкость работы, обещают возможность производства технологически дешевых, мощных, экономичных, компактных и надежных двига­телей внутреннего сгорания работающих на широко распростра­ненных видах углеводородного топлива.

Отсутствие ударных и вибрационных нагрузок на элементы дви­гателя позволяет использование дешевых керамики и чугуна в качестве конструкционных материалов.

 

Для достижения этих целей произведена доработка конструкции роторно-вентиляторной машины. Назначение доработки - со­здание условий для организации четырехтактного карбюратор­ного цикла двигателя внутреннего сгорания.

Роторно-вентиляторная машина в силу своих конструктивных особенностей имеет два рабочих контура - первый /верхний/ и второй /нижний/. Здесь и далее ориентация относительно нижних оснований чертежей.

Первый контур - это совокупность рабочих объемов над вентилятором машины, второй - под вен­тилятором. Оба контура имеют по две рабочих зоны. Все четы­ре зоны геометрически одинаковы и равноценны.

При работе, в рабочих зонах каждого контура, фазы взаимных перемещений элементов системы ротор-вентилятор противоположны. Причем в попарно противоположных относительно общего геометричес­кого центра, зонах машины, фазы рабочих процессов одинако­вы.

Эти особенности машины делают возможным организацию ра­боты двигателя по четырехтактному одноконтурному /по коли­честву активных контуров/ карбюраторному циклу.

Следующая особенность машины - движущиеся по кругу рабочие камеры - позволяет простым расположением свечи зажигания в соответствующем секторе рабочей зоны активного контура, обе­спечить своевременное воспламенение сжатой рабочей смеси /регулируемый угол опережения зажигания/.

 

Доработка машины включила в себя:

 

1. Целенаправленную оптимизацию конфигурации внутренних организующих полостей статора.

2. Соединение внутренних полостей машины между собой и с атмосферой в соответствующих    секторах статора.

3. Стыковку элементов топливоподающей системы с конструкцией машины.

 

Результатом доработки является реализация двух модификации карбюраторного четырехтактного роторно-вентиляторного дви­гателя.

 

В карбюраторном двигателе для обеспечения первого такта /такт "впуск"/ в рабочих камерах системы ротор-вентилятор, проходящих сектор расположения карбюратора, необходимо иметь вакуум. В данной конструкции он создается вакуум-процессом второго /пассивного/ контура.

Четвертый такт /такт "выпуск"/ с принудительной продувкой рабочих камер реализуется с помощью компресс-процесса вто­рого /пассивного/ контура.

Такты "сжатие" /второй-такт/ и "рабочий ход" /третий такт/ отличаются тем, что происходят в каждой рабочей камере ак­тивного /первого/ контура со своей индивидуальной фазой, в соответствующих секторах статора, при движении камер по ок­ружности.

Постоянно циркулирующий внутри рабочих камер пассивного кон­тура, свежий атмосферный воздух производит охлаждение дета­лей двигателя.

В карбюраторном двигателе сжатая бензовоздушная смесь вос­пламеняется свечой установленной в статоре, в секторе ак­тивного контура, соответствующем оптимальному углу опере­жения зажигания. При необходимости, ширина сектора угла опережения зажигания, за счет увеличения количества уста­новленных свечей, может быть существенно расширена. Тогда угол опережения зажигания может устанавливаться грубо пере­ключением свеч /выбор активной свечи/, плавно - моментом подачи напряжения на свечу.

 

Все вышеприведенные моменты обуславливают собой возможность реализации следующих модификации двигателя:

 

1. Четырехтактный одноконтурный роторно-вентиляторный кар­бюраторный двигатель с оптимизированным управляемым углом опережения зажигания.

2. Четырехтактный одноконтурный роторно-вентиляторный кар­бюраторный двигатель с расширенным управляемым углом опере­жения зажигания.

 

Оптимизация конструкции двигателя по системам смазки и охлаждения не проводилась, т.к. главной целью настоящего изо­бретения является теоретическая реализация двигателя внут­реннего сгорания на базе принципиально новой роторно-вентиляторной машины. Эти системы могут быть традиционной кон­струкции.

 

Поскольку:

 

А/ Роторно-вентиляторная машина подробно описана в прило­жении.

Б/ Прямых прототипов роторно-вентиляторного двигателя нет.

В/ Для конкретной реализаций-двигателей требуется определенный объем опытно-конструкторских работ.

 

…то конструкция двигателя в данном описании объясняется на основе упрощенных СХЕМ, которые приведены в графической час­ти.

На Фиг. 1 изображено графическое пояснение-ключ для чтения чертежей-схем.

 

 

 

На Фиг. 2 изображена схема конструкции четырехтактного од­ноконтурного карбюраторного роторно-вентиляторного двигате­ля с оптимизированным углом опережения зажигания.

 

 

На Фиг. 3 изображен фрагмент схемы конструкции четырехтакт­ного одноконтурного карбюраторного роторно-вентиляторного двигателя с расширенным управляемым углом опережения зажига­ния.

 

 

 

 

 

Графическое пояснение-ключ для чтения схем Фиг. 2 и 3 пока­занное на Фиг. 1 содержит пару /правую и левую/ групп соот­ветствующих друг другу изображений. Правая группа /детали А, Б, В/ в упрощенном виде отображает основные детали роторно-вентиляторной машины "Ротфен-2", левая - схематическое их изображение с позиции смотрящего по указательным стрелкам. Таким образом, верхняя половина статора роторно-вентиляторной машины /деталь А/ слева схематично изображена так, как если смотреть на нее сверху и на просвет, система ротор-вентилятор /деталь Б/ - если смотреть на нее сверху, нижняя по­ловина статора /деталь В/ - так же, если смотреть на нее сверху, как бы изнутри.

Статор роторно-вентиляторной машины разделен на две половины /верхнюю и нижнюю/ УСЛОВНО, для более наглядного пояснения работы двигателя.

При рассмотрении последующих чертежей представляют интерес следующие элементы верхней половины статора /детали А/:

 

Поз. 1 - боковая стенка статора.

Поз. 2 - круговая внутренняя рабочая поверхность статора.

 

Круговая внутренняя рабочая поверхность 2 статора при ука­занном справа взаимном расположении деталей А, Б, В имеет два сектора по 180 градусов Ф1 и Ф2 /линия раздела проходит в плоскости расположения оси вентилятора, совпадающей с плоскостью расположения оси ротора - см. приложение/.

В секторе Ф1, при вращении системы ротор-вентилятор Б по часовой стрелке, объем перемещающихся ее рабочих камер уменьшается, а в секторе Ф2 - увеличивается.

Система ротор-вентилятор /деталь Б/ содержит жесткий ротор, состоящий из сферического сегмента 3 на полюсе которого находится ось ротора 5, а по краям радиально прикреплены /жестко/ крылья-перегородки 4, и вентилятор состоящий из центральной сферической детали 7, оси вентилятора 8 и лопастей-поршней 6.

 

В данном описании рассматривается роторно-вентиляторный двигатель с восьмилопастным вентилятором, соот­ветственно лопастей-поршней 6 всего восемь, столько же и крыльев-перегородок 4.

 

В нижней половине статора /деталь В/ представляют интерес следующие элементы:

Поз. 9 - боковая стенка статора.

Поз. 10 - круговая внутренняя рабочая поверхность статора. Как и в верхней половине статора, круговая внутренняя рабо­чая поверхность 10 нижней половины статора, при указанном справа взаимном расположении деталей А, Б и В, имеет два сектора по 180 градусов Ф3 и Ф4.

В секторе Ф3 при вращении системы ротор-вентилятор Б по часовой стрелке, объем ее пе­ремещающихся рабочих камер увеличивается, а в секторе Ф4 - уменьшается.

 

Пользуясь графическим пояснением Фиг.1 легко проследить работу обоих контуров и их взаимодействие в двигателе, поясняемом схемами Фиг. 2 и 3.

Изображенный схематично на Фиг. 2 четырехтактный однокон­турный карбюраторный роторно-вентиляторный двигатель с оптимизированным управляемым углом опережения зажигания состоит из статора АВ и ротор-вентилятора Б. 

Главные рабо­чие процессы происходят в первом /верхнем/ контуре. Это второй такт "сжатие горючей смеси" и третий - "расширение продуктов сгорания". Отсюда название двигателя.

Работа второго /нижнего/ контура используется для органи­зации вспомогательных рабочих процессов: первого такта "впуск" и четвертого - «выпуск".

Верхняя часть статора А и прилегающие к ней внутренние рабочие объемы /активный контур/, условно разделены на восемь секторов:

 

1 - сектор оптимального угла впуска,

2 - сектор оптимального угла сжатия,

3 - сектор оптимального угла опережения зажигания,

4 - сектор оптимального угла расширения,

5 - сектор оптимального угла выпуска-проду­вания,

6 - первый защитный сектор первого контура,

7 - сек­тор оптимального угла создания вакуума,

8 - второй защит­ный сектор первого контура.

 

В секторе 3 оптимального угла зажигания расположена камера 11 сгорания со свечой 33.

В секторе 5 оптимального угла выпус­ка-продувания находится отверстие 13, через которое из воз­духопровода 32 подается сжатый воздух, и в боковой стенке 9 статора отверстие 15 сообщающееся с атмосферой.       

В секторе оптимального угла создания вакуума 7 расположено отверстие 12, через которое посредством вакуумпровода 31 производится отсос воздуха.

В секторе 1 оптимального угла впуска в боковой стенке 9 статора находится отверстие 14 для подачи топливовоздушной смеси от карбюратора 10.

Все отверстия и камера сгорания не мешают вращению ротор--вентилятора Б состоящего из сферического сегмента 16, крыль­ев-перегородок 17, лопастей-поршней 18 и оси 34 /указаны только видимые детали/.

Таким образом внутренняя поверхность верхней части статора А и верхняя поверхность ротор-вентилятора Б ограничивают собой первый /активный/ контур двигателя, рабочие процессы которого организованы в секторе сжатия Ф1 и в секторе расширения Ф2 /см. Фиг. 1/.

 

Второй /пассивный/ контур двигателя образуется внутренней по­верхностью нижней части статора В и нижней поверхностью ро­тор-вентилятора Б. Рабочие процессы в нем организованы в сек­торе расширения Ф3 и в секторе сжатия Ф4 /см. Фиг. 1/.

Вся круговая рабочая поверхность нижней части статора В усло­вно разделена на шесть секторов:

 

21 - первый защитный сектор второго контура,

22 - сектор вакуум-процесса,

23,- второй защитный сектор второго контура,

24 - сектор коммутации с атмосферой,

25 - третий защитный сектор второго контура,

26 - сектор компресс-процесса.

 

В секторе 22 вакуум-процесса на­ходится круговая организующая выемка 27 переходящая в сквозное отверстие 30, к которому подсоединен вакуумпровод 31.

В секторе 24 коммутации с атмосферой находится отверстие 28 сообщающееся с атмосферой.

В секторе 26 компресс-процесса находится круговая организующая выемка 29 переходящая в скво­зное отверстие 35 к которому подсоединен воздухопровод 32.

Все отверстия и выемки нижней части статора не мешают вра­щению ротор-вентилятора Б.

 

Схематично работа четырехтактного одноконтурного карбюра­торного роторно-вентиляторного двигателя с оптимизированным управляемым углом опережения зажигания выглядит следующим образом:

 

При вращении ротор-вентилятора, во втором контуре за счет вакуум-процесса образуется разряжение, которого достаточно для создания вакуума внутри очередной, движущейся к карбю­ратору, рабочей камеры первого контура.

За счет этого ваку­ума производится всасывание топливовоздушной смеси из кар­бюратора. Далее эта смесь, по мере поворота ротор-вентилято­ра, сжимается, и попадая в сектор расположения свечи, воспла­меняется ею.

При этом образуются высокосжатые продукты сго­рания, которые, расширяясь, создают крутящий момент системы ротор-вентилятор.

Отработавшие газы через выхлопное отверстие выбрасываются в атмосферу. Помогает в этом продувка камер сжатым воздухом от компресс-процесса второго контура.

 

В каж­дой рабочей камере все процессы происходят последовательно со сдвигом 360/Н градусов, где Н - количество лопастей-пор­шней системы ротор-вентилятор.

 

Угол опережения зажигания в пределах плюс-минус 360/2Н гра­дусов относительно оптимального угла опережения зажигания задается моментом подачи напряжения на свечу. Свеча распо­ложена в центре сектора оптимального угла опережения зажи­гания.

 

Подробно работа двигателя выглядит так: В первом контуре очередная рабочая камера К /верхняя/ сис­темы ротор-вентилятор Б при движении по часовой стрелке, имея внутри себя вакуум /создание вакуума см. ниже - работа второго контура/ входит в сектор оптимального угла впуска 1, где за счет этого вакуума производится всасывание бензовоздушной смеси из карбюратора 10 через отверстие 14 /такт первый - "впуск"/.

Далее, при повороте ротор-вентилятора, рабочая камера с бензовоздушной смесью попадает в сектор сжатия 2, где за счет сокращения объема камеры бензовоздушная смесь сжимается до необходимой степени /такт второй - "сжатие"/.

Попав в сектор 3 оптимального угла зажигания, сжатая смесь свечой 33 воспламеняется и сгорает в камере сгорания 11. При этом образуются высокосжатые продукты сгорания, кото­рые стремясь расшириться, давят на лопасть-поршень 18 вентилятора, что вызывает в свою очередь поворот системы ротор-вентилятор Б, а соответственно и перемещение рабочей камеры по сектору расширения 4 /такт третий - "расширение"/.

Расширившиеся газы, попав вместе с камерой К в сектор выпу­ска-продувания 5 через отверстие 15 выбрасываются в атмос­феру /такт четвертый - "выпуск"/.

В этом же секторе произ­водится продувка камеры сжатым воздухом из отверстия 13 /получение сжатого воздуха см. ниже/. Далее рабочая камера проходит первый защитный сектор 6 и попадает в сектор соз­дания вакуума 7.  После него, минуя второй защитный сектор 8 попадает в сектор оптимального угла впуска 1. На этом пол­ный рабочий цикл рабочей камеры первого /активного/ контура двигателя замыкается.

 

Первый 6 и второй 8 защитные секторы необходимы для исклю­чения взаимного влияния соседних рабочих камер друг на дру­га.

 

В нижнем /пассивном/ контуре двигателя, для обеспечения ра­ботоспособности первого /активного/ контура, организованы работа вакуум-насоса /вакуум-процесс/ и компрессора /компресс-процесс/.

 

Во втором контуре, очередная рабочая камера К /нижняя/ сис­темы ротор-вентилятор Б, при движении по часовой стрелке, из первого защитного сектора 21 попадает в сектор вакуум-процесса 22, где все находящиеся в нем рабочие камеры ока­зываются соединены между собой воздухопроводящеи организую­щей выемкой 27. Это обуславливает мягкость вакуум-процесса. Так как по мере движения рабочих камер от начала сектора вакуум-процесса к его концу, их объем увеличивается, при одновременном исключении части воздуха из сектора /воздух захватывается камерами, прошедшими сектор вакуум-процесса/, то давление воздуха в каждой из них и во всех сразу пони­жается - создается вакуум, посредством которого, через отверстие 30 с присоединенным к нему вакуумпроводом 31, произ­водится откачка воздуха из рабочих камер первого контура, проходящих сектор создания вакуума 7 /через отверстие 12/.

Далее нижняя рабочая камера К, пройдя сектор вакуум-процесса 22 минует второй защитный сектор 23 и попадает в сектор ком­мутации с атмосферой 24. Здесь давление воздуха в камере за счет отверстия 28 выравнивается с атмосферным, далее, рабочая камера, пройдя третий защитный сектор 25, попадает в сек­тор компресс-процесса 26, где все находящиеся в нем рабочие камеры оказываются соединенными между собой воздухопроводящей организующей выемкой 29. Это обуславливает мягкость ком­пресс-процесса, так как по мере движения рабочих камер от начала сектора компресс-процесса к его концу, их объем умень­шается, при одновременном поступлении новых порций воздуха /воздух захватывается камерами в секторе 24/, то давление воздуха в каждой из них и во всех сразу, повышается.

Сжатый воздух через отверстие 35 с присоединенным к нему воздухо­проводом 32 поступает в сектор выпуска-продувания 5 первого контура и выталкивает остатки продуктов сгорания из рабочих камер /через отверстие 13/.

После этого рабочая камера К, пройдя сектор компресс-процесса 26, попадает в первый защитный сектор 21. На этом полный рабочий цикл рабочей камеры второго /пассивного/ контура двигателя замыкается.

 

Абсолютно во всех рабочих камерах двигателя рабочие процес­сы поконтурно, идут последовательно со сдвигом 360/Н граду­сов, где Н - количество лопастей-поршней ротор-вентилятора Б. 

Угол опережения зажигания управляется следующим образом:

Как только очередная рабочая камера первого контура оказывается в секторе 3, становится возможным воспламенение еще сжимающейся бензовоздушной смеси.

Но так как камера находится в этом секторе некоторое время, то путем подачи в необходимый момент этого времени напряжения на свечу 33, производится в конечном итоге выбор необходимого угла опережения зажигания.

Такой метод управления углом опережения зажигания приемлем при достаточно малом числе Н.

 

При большой величине его /т.е. при большом количестве лопастей-поршней в системе ротор-вентилятор Б/ ширина сектора оптимального угла опережения зажигания оказывается непри­емлемо малой.

Ее можно искусственно расширить, увеличив количество камер сгорания, а соответственно и свечей, пре­дусмотрев при этом соответствующее управление свечами.

Вариант такой доработки четырехтактного одноконтурного роторно-вентиляторного карбюраторного двигателя предста­влен на схеме Фиг. 3.

Результатом такой доработки является четырехтактный одно­контурный роторно-вентиляторный карбюраторный двигатель с расширенным управляемым углом опережения зажигания.

Поскольку доработка касается лишь части активного контура двигателя, в остальном же его конструкция полностью анало­гична вышеописанному, то и на схеме Фиг. 3 отражен лишь тот фрагмент схемы, который подвергся изменению.  По этой причи­не так же описаны лишь тонкости работы двигателя, которые он приобрел в результате доработки.

 

Модифицированный /см. Фиг. 3/ двигатель имеет дополнитель­ную камеру сгорания 20 со свечой 37. Эти элементы располо­жены в дополнительном секторе зажигания 16. Между основным сектором оптимального угла опережения зажигания 3 и дополни­тельным 19 находится защитный сектор 36.

Доработанный двигатель имеет следующие особенности работы:

При достаточно малой скорости вращения системы ротор-вен­тилятор Б, активными являются свеча 33 с камерой сгорания 11.

В этом случае воспламенение бензовоздушной смеси в ра­бочих камерах К осуществляется в любой требуемый момент времени, начиная с момента когда передняя граница очеред­ной рабочей камеры К объединяется с камерой сгорания 11 и до момента, когда задняя граница камеры К проходит камеру сгорания 11.

При большой скорости вращения системы ротор-вентилятор Б, когда требуются гораздо более ранние моменты воспламенения бензовоздушной смеси в рабочих камерах К, активными становятся свеча 37 с камерой сгорания 20 /свеча 33, в силу сво­его местонахождения уже не может воспламенять бензовоздушную смесь в требуемые моменты времени/.

Переключение произ­водится с помощью электронного /или механического/ устройства /на фиг. 3 не показано/.

В этом случае воспламенение бензовоздушной смеси в рабочих камерах К осуществляется в любой требуемый момент времени, начиная с момента когда пере­дняя граница очередной рабочей камеры К объединяется с ка­мерой сгорания 20 и до момента, когда задняя граница камеры К проходит камеру сгорания 20.

Правильно выбранное взаим­ное расположение камер сгорания 11 и 20 обеспечивает плавное управление углом зажигания, в два раза более широком диапа­зоне углов, чем в немодифицированном /с одной свечой/ дви­гателе, при одинаковых системах ротор вентилятор /при оди­наковых Н/.

Модифицированный двигатель, имея /для этого собственно и предусмотрена модификация/ большее количество рабочих ка­мер /большое Н - количество лопастей-поршней в системе ро­тор-вентилятор/ обеспечивает равномерный крутящий момент на валу, более приемист, легче заводится и т.д.

Роторно-вентиляторный ДВС предложенный в настоящей заявке выгодно отличается от существующих ДВС /в том числе и дви­гателя Ванкеля/ простотой , технологичностью и компактно­стью.

При соответствующей доработке роторно-вентиляторные ДВС мо­гут по удельным характеристикам в 3 - 5 раз превзойти тра­диционные поршневые ДВС.                                    Немаловажным достоинством роторно-вентиляторного ДВС явля­ется перспектива использования чугуна и керамики для изго­товления основных деталей: высокопрочные более дорогие уп­ругие стали не потребуются благодаря почти сферической фор­ме корпусных деталей и высокой равномерности крутящего мо­мента.

Важно и то, что номенклатура деталей составляющих роторно-вентиляторный ДВС минимальна.

 

ФОРМУЛА    ИЗОБРЕТЕНИЯ

 

1. Роторно-вентиляторный двигатель внутреннего сгорания, состоящий из статора, ротор-вентилятора и элементов обслу­живающих и организующих систем, отличающийся тем, что с целью преобразования энергии высокосжатых продуктов сгора­ния топливовоздушной смеси в крутящий момент, в нем испо­льзуется роторно-вентиляторная машина, конструктивно опти­мизированная под организацию четырехтактных самоподдержива­ющихся циклов работы, возникающих автоматически в рабочих камерах при вращении ротор-вентилятора в соответствующую сторону относительно статора с угловой скоростью, удовлет­воряющей условиям цикла Карно.

 

2. Роторно-вентиляторный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что с целью организации четырехтактного одноконтурного карбюраторного цикла с оптимизированным углом зажигания уп­равляемым в небольших пределах в зависимости от скорости вращения системы ротор-вентилятор, первый /активный/ контур организован в рабочих объемах роторно-вентиляторной машины находящихся над вентилятором, где прилегающая к этим объе­мам внутренняя поверхность статора имеет восемь условно оп­ределенных, последовательно расположенных, оптимизированных по угловому расположению и ширине, секторов: сектор впуска к которому подсоединен карбюратор, сектор сжатия, сектор воспламенения в котором находятся камера сгорания со свечой, сектор расширения, сообщающийся с атмосферой сектор выпуска--продувания к которому подведен воздухопровод от второго кон­тура, первый защитный сектор, сектор создания вакуума к ко­торому подведен вакуумпровод от второго контура, и второй защитный сектор, а второй /пассивный/ контур организован в рабочих объемах роторно-вентиляторной машины, находящих­ся под вентилятором, где прилегающая к этим объемам внутрен­няя поверхность статора имеет шесть условно определенных, последовательно расположенных, оптимизированных по угловому местоположению и ширине, секторов: первый защитный сектор, сектор вакуумпроцесса, снабженный организующей выемкой во всю

ширину сектора, от которой отходит вакуумпровод для пер­вого контура, второй защитный сектор, сектор коммутации с атмосферой, третий защитный сектор, и сектор компресс-процесса снабженный организующей выемкой во всю ширину сектора, от которой отходит воздухопровод для первого контура, причем свеча зажигания электрически соединена с внешним электрон­ным или электромеханическим управляемым по периоду и фазе генератором высоковольтных электрических импульсов.

 

3. Роторно-вентиляторный двигатель по п. 1, п. 2, отличаю­щийся тем, что с целью получения широкого управляемого уг­ла зажигания, активный контур имеет несколько отделенных друг от друга защитными секторами, последовательно располо­женных камер сгорания со свечами электрически соединенными с  внешним электронным или электромеханическим управляе­мым по периоду, фазе и направлению подачи импульсов, гене­ратором высоковольтных электрических импульсов.

 

4. Роторно-вентиляторный двигатель по п.1, п.2, п.3,

отличающийся тем, что первый и второй контуры конструктивно сменены местами.

 

АННОТАЦИЯ

 

Карбюраторный роторно-вентиляторный двигатель относится к двигателестроению.

Цель изобретения - реализация карбюраторного двигателя вну­треннего сгорания на базе принципиально нового - роторно-вентиляторного преобразователя разности статического дав-ления рабочего тела в крутящий момент.

Двигатель представляет собой совокупность статора, ротор-вентилятора и элементов обслуживающих и организующих сис­тем, конструктивно оптимизированных под цикл Карно. Пассивные и активные рабочие процессы организованы в верх­нем и нижнем контурах роторно-вентиляторной машины, или, что, то же самое - в верхних и нижних рабочих камерах системы ротор-вентилятор. Последовательность и длительность рабочих процессов в рабочих камерах задается конструктивными элемен­тами /выемками, отверстиями и пр./ расположенными в соответствующих секторах прилегающей к рабочим  объемам контуров, ра­бочей поверхности статора. Двигатель четырехтактный. Предполагается возможность реализации двух его модификаций: первая - с оптимизированным управляемым углом опережения зажигания, вторая - с расширенным управляемым углом опере­жения зажигания.

 

 

 Вернуться к оглавлению книги 3.