РОТОРНОЛОПАСТНОЙ ДВС
Роторно-лопастной ДВС – роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания. Особенность двигателя — применение вращающегося сложносоставного ротора, размещённого внутри цилиндра и состоящего из четырех лопастей. Двигатель, по сравнению с традиционными поршневыми, имеет малое количество деталей, что снижает себестоимость его производства, упрощает эксплуатацию и ремонт. Роторно-лопастной двигатель применяемый на Ё-мобиль
История разработки Роторно-лопастная схема двигателя была предложена ещё в 1910 году. В 1973 году была разработана идея нового механизма преобразования движения лопастей. Идея пришла одновременно О. М. Иванову (Томск) и группе людей из Бердска (Новосибирская область) независимо друг от друга. Разработкой интересовались в России и за рубежом: немцы, американцы, бразильцы.
Конструкция роторнолопастного двигателя
Принцип действия РЛДВС
Рабочие такты
Сравнительные характеристики роторно-лопастных (РЛД) и шатунно-поршневых (ШПД) двигателей Показатели Удельная масса, кг/Вт РЛД ШПЧ 0, 4 -0, 8 2, 5 -4, 5 Удельная мощность, к. Вт/литр 200 50 -80 Минимальная скорость вращения, об/мин 60 600 -800 Потери на механическое трение, % 10 35 Средняя скорость лопастной (поршневой) группы, м/сек 30 -50 15 -25 Амплитуда вибраций(в подвешенном состояния), мкм 100 3000
Чем РЛДВС лучше современного поршневого двигателя? - Эффективный КПД на 10 -12% выше. - На всех режимах работы расход топлива меньше, чем у - поршневого двигателя. - Малое количество деталей. - Простота контрукции. Нет сложного механизма газораспределения. Более технологичен. - Эффективный газообмен способствует лучшему сжиганию топлива и меньшей токсичности. - Хорошая уравновешенность. - В несколько раз лучше удельные массогабаритные показатели. - Несравнимо малый расход смазочных материалов. - Существенно ниже стоимость производства.
Спасибо за внимание!
present5.com
Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит камеру с замкнутым объемом, впускное и выхлопа отработанных газов окна, механизм изоляции полости всасывания от полости выхлопа и концентрично закрепленное на валу отбора мощности водило. Камера образована поверхностями неподвижного корпуса и пластинчатых лопастей ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости. Вал расположен эксцентрично относительно неподвижной оси ротора. Механизм изоляции кинематически связан с валом посредством шестерен и включает цилиндрический разделительный элемент с оппозитно расположенными на одном конце пазами для взаимодействия с пластинчатыми лопастями, размещенный в кармане, предусмотренном в камере, и опорный элемент. Вал отбора мощности смонтирован на опорах в крышке и перегородке, отделяющей камеру от монтажной полости, образованной крышкой. Водило выполнено в виде стакана с продольными пазами по числу пластинчатых лопастей. Лопасти одними концами смонтированы с возможностью вращения на неподвижной оси ротора, а другими концами размещены в продольных пазах с возможностью взаимодействия с механизмом изоляции полостей и водилом. Опорный элемент размещен в монтажной полости. Механизм электропитания свечи зажигания смонтирован на конце опорного элемента. На конце вала отбора мощности установлен маховик. Техническим результатом является повышение КПД и упрощение конструкции двигателя. 2 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с движением рабочих органов в кольцевой рабочей камере и образованием полостей с переменным объемом.
Известен роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания Гридина, содержащий кольцевую рабочую камеру с лопастными роторами, разделяющими ее внутренний объем на изолированные друг от друга полости. Двигатель имеет размещенный внутри внутреннего цилиндра кольцевой рабочей камеры вал отбора мощности, ось которого смещена относительно центральной оси ротора. На валу закреплены две шестерни-эксцентрики, каждая из которых входит в зацепление с шестерней внутреннего зацепления эллиптической формы, жестко связанной с одной из пар лопастных роторов.
Данный двигатель имеет не технологичный в изготовлении механизм периодического изменения скоростей в виде двух пар шестерен внутреннего зацепления эллиптической формы. Другим недостатком является то, что в полостях постоянного объема сжатия смеси как такового процесса не происходит. Смесь проводится каждой из полостей к зоне воспламенения вследствие кругового вращения лопастей ротора, где с помощью электрической свечи горючая смесь воспламеняется и, сгорая, расширяется, осуществляя рабочий ход. Мощность двигателя определяется только объемом камеры и площадью лопатки. (Патент РФ №2257476, F01С 1/077, 2003 г.)
Недостаток, в части отсутствия изменения в ходе вращения ротора объема полостей камеры от большего к меньшему и повышения давления смеси, устранен в поршневом двигателе Ванкеля, который содержит корпус, имеющий рабочую полость, выполненную по эпитрохоиде; вал отбора мощности - эксцентриковый вал, с которого снимается мощность, и свободно установленный на этот вал треугольный ротор с выпуклыми сторонами. В корпусе имеются впускные и выпускные окна, установлена свеча зажигания или форсунка. Ротор совершает круговое движение и одновременно вращается вокруг оси благодаря зубчатому колесу с внутренними зубьями, которое находится в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом, расположенным соосно с эксцентриковым валом. Движение ротора планетарное и за каждый оборот ротора эксцентриковый вал делает три оборота. Вследствие планетарного движения ротора между ротором и корпусом образуются три изолированные полости и, их объем за один оборот ротора дважды увеличивается и дважды уменьшается. Это позволяет в каждой из полостей за один оборот ротора последовательно осуществлять процессы впуска, сжатия, сгорания и расширения (рабочий ход), выпуска, составляющие четырехтактный цикл или за три оборота эксцентрикового вала отбора мощности. (Богданов С.Н. и др. Автомобильные двигатели. М.: Машиностроение, 1987, стр.356-358, рис.199)
Однако двигатель Ванкеля имеет недостаток в той части, что, несмотря на достигнутое в 2-3 раза уменьшение массы и габаритов, основные мощностные характеристики для этих параметров сохранились на уровне обычных двигателей внутреннего сгорания. Его высокая трудоемкость из-за сложного профиля цилиндра и ротора снижает в некоторой степени его достоинства.
Известно «Вращающееся нагнетательное устройство отработанных газов для роторно-лопастного насоса» по патенту US №2001011 A, F04С 2/00, 1935 г. Оно содержит камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса и подвижных элементов ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости, вал отбора мощности, расположенный эксцентрично относительно оси ротора, выпускное и выхлопа отработанных газов окна, концентрично закрепленное на валу отбора мощности водило, подвижные элементы представляют собой пластинчатые лопасти. В учебном пособии С.А. Абдрашитова и др. «Насосы и компрессоры», М.: Недра, 1974 г., стр.4 отмечается, что «насосы имеют много общего с гидравлическими двигателями, так как в них совершается процесс, обратный процессу преобразования энергии тока жидкости в механическую в гидротурбине, что приводит к общности в теории и конструировании этих машин, тоже относится к газообразному рабочему телу. Установленные свойства насосов с другими энергетическими машинами открывают широкие возможности использования опыта смежных отраслей».
Автором заявленного двигателя использован этот опыт, однако, в том виде как нагнетательное устройство изложено в патенте US №2001011 А, он не может работать как двигатель.
Дальнейшим развитием по усовершенствованию устройства по патенту US №2001011 А является патент US №6244240 B1, F02B 53/00, 2001 г., в котором введен дополнительно цилиндрический разделительный элемент с оппозитно расположенными на одном конце двумя пазами для взаимодействия с упомянутыми пластинчатыми лопастями, размещенный непосредственно в кармане, предусмотренном в камере, и выполняющий функцию изоляции полости всасывания от полости выхлопа, а также опорный элемент для его удержания. И для этого насоса присущи недостатки вышеупомянутого и он не может выполнять функцию двигателя без его дальнейшего усовершенствования.
Однако по наличию конструктивных элементов и их взаимосвязи он более близок и принят за прототип.
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания двигателя по преобразованию потенциальной энергии газообразного рабочего тела высокого давления в кинетическую энергию движущихся рабочих элементов двигателя с повышением его полезного действия, упрощения конструкции и изоляции полости всасывания от полости выхлопа.
Поставленная задача решается тем, что роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса и подвижных элементов ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости, вал отбора мощности, расположенный эксцентрично относительно оси ротора, впускное и выхлопа отработанных газов окна, механизм изоляции полости всасывания от полости выхлопа, концентрично закрепленным на валу отбора мощности водилом, подвижные элементы представляют собой пластинчатые лопасти, механизм изоляции кинематически связан с валом отбора мощности посредством шестерен и включает цилиндрический элемент с оппозитно расположенными на одном конце, по меньшей мере, двумя пазами для взаимодействия с упомянутыми пластинчатыми лопастями, размещенный непосредственно в кармане, предусмотренном в камере, и опорный элемент.
Новизна выражается в том, что вал отбора мощности двигателя внутреннего сгорания смонтирован на опорах в крышке и перегородке, отделяющей камеру с замкнутым объемом от монтажной полости, образованной крышкой, водило выполнено в виде стакана с продольными пазами по числу подвижных элементов, одними концами смонтированных с возможностью вращения на неподвижной оси ротора, а другими концами размещенных в упомянутых продольных пазах с возможностью взаимодействия с механизмом изоляции полостей и водилом, опорный элемент размещен в монтажной полости, механизм электропитания свечи зажигания смонтирован на конце опорного элемента, а на конце отбора мощности установлен приводной элемент.
Заявленный двигатель имеет конструктивное решение, в котором практически нет ни одной сложной детали, которая имела бы эксцентриситет. Практически все детали обладают повышенной технологичностью, просты в изготовлении и сборке. Эксцентричное расположение вала отбора мощности относительно оси ротора обеспечивает в ходе проворота лопастей изменение объема полостей от максимума до минимума, осуществляя сжатие смеси перед ее воспламенением, тем самым увеличивая КПД двигателя без увеличения объема расхода горючей смеси, что является одной из важнейших характеристик двигателя.
Механизм изоляции полости всасывания от полости выхлопа исключает дополнительный расход горючей смеси, т.е. ее утечку, что делает двигатель значительно экономичным. Изготовлен образец. Для работы двигателя можно использовать как жидкие, так и газообразные виды углеводородного топлива.
Конструкция двигателя поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный по А-А разрез двигателя, а на фиг.2 - поперечный по Б-Б разрез.
Роторно-лопастной двигатель содержит корпус 1, имеющий рабочую камеру 2 с замкнутым объемом, крышки 3 и 4, в нижней части камеры 2 имеется цилиндрический карман 5, сопрягаемый с камерой 2. Перегородка 6 отделяет камеру 2 от монтажной полости 7, образованной крышкой 4. Вал отбора мощности 8 смонтирован на опорах в крышке 4 и перегородке 6, а на его торце жестко закреплено водило 9, выполненное в виде стакана с продольными цилиндрическими пазами 10, образуя кольцевые сектора, в пазах 10 которых установлены секторные шарниры 11. Ось 12 ротора 13 установлена эксцентрично и параллельно валу отбора мощности 8 в камере 2. Ротор 13 включает, по меньшей мере, одну пару пластинчатых лопастей 14, одними концами шарнирно установленных на оси 12, а другими концами размещенных подвижно в секторных шарнирах 11. Лопасти 14 образуют с подшипниками и осью 12 подвижные элементы ротора и разделяют камеру 2 на полости всасывания 15, сжатия 16, рабочего хода 17 и выхлопа 18. Механизм изоляции 19, отделяющий полость всасывания 15 от полости выхлопа 18, включает цилиндрический разделительный элемент 20, размещенный непосредственно в кармане 5, и опорный элемент 21, размещенный в монтажной полости 7. На элементе 20 выполнены, по меньшей мере, два продольных оппозитно расположенных паза 22 для взаимодействия с лопастями 14.
В корпусе 1 имеются впускное 23 и выхлопа 24 отработанных газов окна, а в нижней его части размещен картер 25 для смазывающей жидкости. Механизм 19 посредством шестерен 26 и 27 кинематически связан с валом отбора мощности 8. Механизм 28 электропитания свечи зажигания 29 смонтирован на конце опорного элемента 21, а на конце вала 8 установлен маховик 30, выполняющий функцию приводного элемента. Для охлаждения корпус имеет воздушную рубашку 31 с подачей и выходом охлаждающей смеси через штуцеры 32 и 33. Работа лопастей обеспечена системой смазки посредством каналов, связанных с картером, показанных на чертеже штрихпунктирными линиями.
Двигатель работает следующим образом.
После разгона ротора 13 вместе с лопастями 14 от внешнего источника, например стартера (на чертеже не показан), или через маховик 30, через впускное окно 23 в полость 15 подается рабочая смесь, ротор 13, проворачиваясь, ведет водило 9, которое за счет эксцентричного смещения относительно оси ротора создает сжатие смеси на участке полости 16. Сжатая смесь переносится на участок полости 17, где в запальной камере постоянно искрит свеча, горючая смесь воспламеняется и происходит процесс ее сгорания с расширением газа (рабочий ход), который воздействует на лопасть, площадь которой в ходе ее проворота увеличивается и полость 15 занимает участок полости 18 выхлопа, где заканчивается процесс выпуска сгоревшей смеси.
Лопасти 14, взаимодействуя с водилом 9, проворачивают вал отбора мощности 8, с которого снимается крутящий момент источником потребления. При движении ротора полости перемещаются и за один оборот ротора каждая полость последовательно осуществляет процессы впуска, сжатия, сгорания и расширения, выпуска, составляющие четырехтактный цикл. Через шестерни 27 и 26 осуществляется вращение разделительного элемента 20 совместно с лопаткой 14, а его цилиндрическая часть изолирует (отделяет) полость 18 от полости 15. В дальнейшем цикл повторяется непрерывностью вращения ротора 13.
Если двигатель содержит пару лопастей - он будет двухтактным, при четырех лопастях - четырехтактным и так далее. Двигатель можно объединять в секции и тогда он превращается в многомодульный (многосекционный) агрегат повышенной мощности.
Источники информации
1. С.Н.Богданов и др. Автомобильные двигатели. М.: Машиностроение, 1987, стр. 356-358.
2. С.А.Абдрашитов и др. Насосы и компрессоры. М.: Недра, 1974, стр.4 (учебное пособие).
3. Патент РФ №2257476, F01С 1/077, 2003.
4. Заявка №2007120877, F01C 1/00, 2007, РФ.
5. Патент РФ №2292463, F01С 1/077, 2005.
6. Патент РФ № 2345225, F01С 1/07, 2007.
7. Пат. US №2001011A, F04C 2/00, 1935 г.
8. Пат. US №6244240 B1, F02B 53/00, 2001 г. (прототип).
Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру с замкнутым объемом, образованную поверхностями неподвижного корпуса и подвижных элементов ротора, разделяющих внутренний объем камеры на полости, вал отбора мощности, расположенный эксцентрично относительно неподвижной оси ротора, впускное и выхлопа отработанных газов окна, механизм изоляции полости всасывания от полости выхлопа, концентрично закрепленное на валу отбора мощности водило, подвижные элементы представляют собой пластинчатые лопасти, механизм изоляции кинематически связан с валом отбора мощности посредством шестерен и включает цилиндрический разделительный элемент с оппозитно расположенными на одном конце, по меньшей мере, двумя пазами для взаимодействия с упомянутыми пластинчатыми лопастями, размещенный непосредственно в кармане, предусмотренном в камере, и опорный элемент, отличающийся тем, что вал отбора мощности двигателя внутреннего сгорания смонтирован на опорах в крышке и перегородке, отделяющей камеру с замкнутым объемом от монтажной полости, образованной крышкой, водило выполнено в виде стакана с продольными пазами по числу подвижных элементов, одними концами смонтированных с возможностью вращения на неподвижной оси ротора, а другими концами размещенных в упомянутых продольных пазах с возможностью взаимодействия с механизмом изоляции полостей и водилом, опорный элемент размещен в монтажной полости, механизм электропитания свечи зажигания смонтирован на конце опорного элемента, а на конце вала отбора мощности установлен маховик.
www.findpatent.ru
|
|
|
ekoteh.narod.ru
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях-генераторах. Техническим результатом является увеличение ресурса двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит корпус, два ротора двигателя и два ротора электродвигателя-генератора. Согласно изобретению один ротор двигателя связан с ротором генератора, а другой ротор двигателя - с другим ротором генератора. Статоры электродвигателей-генераторов связаны с корпусом роторно-лопастного двигателя. Имеются датчики положения роторов относительно корпуса, а также система управления электродвигателями-генераторами, переключающая их в режим электродвигателей или в режим генераторов. Имеются также стопорные устройства, препятствующие каждой лопасти, занявшей положение задней стенки камеры сгорания, во время рабочего хода двигаться в обратную сторону, часть ротора электродвигателя-генератора закреплена на роторе двигателя неподвижно, а остальная часть - через устройство, позволяющее продолжить движение ротора электрогенератора во время остановки ротора двигателя. Таким устройством может быть, например, обгонная муфта или храповой механизм. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к тепловым двигателям, преобразующим тепловую энергию топлива в электрическую.
Давно уже известен принцип работы роторно-лопастного ДВС. Перед другими типами ДВС у него есть значительные преимущества.
Роторно-лопастной ДВС имеет малое количество деталей - корпус и два ротора-лопасти. Все его детали прекрасно уравновешены. Газораспределение его осуществляется окнами. Места соприкосновения движущихся деталей образуются большими поверхностями, что позволяет довольно просто и надежно их уплотнять. Имеются и другие преимущества. (См. Г.Г.Гуськов. Необычные двигатели. М.: Знание, 1971 г., раздел “Роторно-лопастные двигатели внутреннего сгорания”.)
Известен роторно-лопастной ДВС, в котором фиксация и синхронизация роторов производится муфтами свободного хода или храповыми механизмами (см. патент US 4390327 А от 28.06.83 г.).
Однако, несмотря на все эти преимущества, до сих пор нет надежно работающего роторно-лопастного ДВС. Причинами этого являются некоторые недостатки роторно-лопастного ДВС.
Основной недостаток - неравномерная скорость вращения роторов-лопастей, когда, во время рабочего хода, один ротор движется, другой должен стоять, в следующий рабочий ход, второй ротор движется, а первый ротор должен стоять, преобразовать энергию вращения роторов с неравномерной скоростью, при механической передаче, очень трудно.
Второй недостаток - необходимость синхронизировать работу роторов-лопастей между собой, т.е. нужен механизм или какое-либо устройство, которое обеспечит бесперебойное схождение и расхождение лопастей. Известно много устройств механических синхронизаторов движения лопастей, но, из-за возникновения резких переменных нагрузок и ударов, на больших оборотах двигателя, при вспышках горючей смеси, которые воспринимаются маленькими площадями контакта, на контактирующих поверхностях очень быстро появляется усталость металла, он начинает выкрошиваться и детали быстро приходят в негодность, поэтому механические синхронизаторы не могут обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного ДВС.
Поставленная задача - обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного ДВС.
Для этого роторно-лопастной ДВС, состоящий из корпуса двигателя и двух роторов-лопастей, которые, в положении задней стенки камеры сгорания, стопорятся стопорным устройством, предотвращающим возможность обратного движения ротора, связан с электродвигателями-генераторами, при этом ротор одного электродвигателя-генератора связан с одним ротором роторно-лопастного ДВС, а ротор другого электродвигателя-генератора связан с другим ротором роторно-лопастного ДВС, а статоры электродвигателей-генераторов связаны с корпусом роторно-лопастного ДВС. Имеются датчики положения роторов относительно корпуса. Имеется система управления электродвигателями-генераторами, которая при необходимости, включив электродвигатели-генераторы в режим электродвигателей, заставит их, при запуске, установить роторы-лопасти в определенное положение, а во время рабочего хода ротора-лопасти, переключает электродвигатель-генератор, связанный с этим ротором в режим генератора, который и преобразует энергию топлива в электрическую. При этом часть ротора электродвигателя-генератора закреплена на роторе ДВС неподвижно, а остальная часть через устройство, позволяющее продолжить движение ротора электрогенератора во время остановки ротора ДВС, таким устройством может быть, например, обгонная муфта или храповой механизм. Лопастей на каждом роторе ДВС может быть не только одна пара, а любое количество пар, но на каждом роторе должно быть такое же число пар лопастей как и на другом, пары лопастей должны быть равномерно распределены по окружности, соответственно должно быть столько же, сколько и пар лопастей на одном роторе, устройств для зажигания рабочей смеси или впрыскивания топлива, впускных и выпускных окон, так же равномерно распределенных по окружности.
Данное сочетание роторно-лопастного ДВС с электродвигателями-генераторами, при существующих электронных системах управления электродвигателями, позволит обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного ДВС.
На фиг.1 показан в разрезе роторно-лопастной ДВС.
На фиг.2 показан разрез по А-А на фиг.1, разрез по Б-Б и разрез по В-В.
На фиг.3 показан в разрезе роторно-лопастной ДВС с несколькими парами лопастей.
Роторно-лопастной ДВС состоит из корпуса 1, ротора 2, с лопастью 3 и лопастью 4, ротора 5, с лопастью 6 и лопастью 7, электродвигателя-генератора 8 с ротором 9, состоящего из неподвижно закрепленной части 9а и подвижно закрепленной части 9б, и статором 10, электродвигателя-генератора 11, с ротором 12, состоящего из неподвижно закрепленной части 12а и подвижно закрепленной части 12б, и статором 13, датчика положения ротора 14 и датчика положения ротора 15, впускного окна 16, выпускного окна 17, устройства 18, для воспламенения топливной смеси или впрыскивания топлива в камеру сгорания, системы управления 19 электродвигателями-генераторами, стопорных устройств 20 и устройств 21, передающих усилие с ротора ДВС на подвижную часть ротора генератора. При этом ротор 9 связан с ротором 2, а ротор 12 связан с ротором 5, а статоры 10 и статор 13 связаны с корпусом 1.
Работает такой роторно-лопастной ДВС следующим образом. (Работать роторно-лопастной ДВС может как на бензине, так и на дизельном топливе, разница будет только в устройстве 18, при работе на бензине это будет свеча зажигания, а при работе на дизельном топливе это будет форсунка, впрыскивающая топливо.) Вначале, как и любой другой ДВС, его необходимо запустить, при этом, после включения запуска, система управления 19 включает электродвигатели-генераторы 8 и 11 в режим электродвигателей, которые при запуске работают от аккумуляторов (не показаны), и заставляет ротор 9 электродвигателя 8 вращать ротор 2 так, чтобы одна из его лопастей, например лопасть 3 заняла положение передней стенки камеры сгорания, это положение фиксирует датчик 14 и дает сигнал в систему управления 19. Одновременно с электродвигателем 8 работает и электродвигатель 11, который ротором 12 вращает ротор 3 и устанавливает одну из его лопастей, например лопасть 6 в положение задней стенки камеры сгорания, в этот момент срабатывает стопор 20, предотвращающий возможность движения лопасти 6 в обратную сторону, это положение фиксирует датчик 15 и дает сигнал в систему управления 19. После получения сигналов от обоих датчиков, система управления 19 заставляет срабатывать устройство 18, после чего происходит взрыв рабочей смеси в камере сгорания и начинается рабочий ход. За счет давления рабочих газов лопасть 3 ротора 2 будет двигаться, вращая ротор 2. Электродвигатель-генератор 8, ротор 9, которого связан с ротором 2, после срабатывания устройства 18, системой управления 19, переключается в режим генератора, и преобразует часть тепловой энергии горения топлива в электрическую. Во время движения ротора 2 ротор 3 остается на месте, т.к. стопор 20 не дает ему двигаться в обратную сторону. Когда лопасть 3 совершает рабочий ход, движется и лопасть 4 ротора 2, при этом она сжимает рабочую смесь или воздух передней стенкой, а задней стенкой засасывает, через впускное окно 16, рабочую смесь или воздух для следующего цикла, когда лопасть 4 приближается к лопасти 6 ротора 5, она через сжатый газ давит на лопасть 6, заставляя ее двигаться, и когда лопасть 6 займет положение передней стенки камеры сгорания, а лопасть 4 задней стенки камеры сгорания, снова срабатывает стопор 20, уже на роторе 2, а датчики 14 и 15 дают сигнал в систему управления 19, которая заставляет срабатывать устройство 18 и в камере сгорания происходит взрыв рабочей смеси, после чего уже лопасть 6 начинает двигаться, а вместе с ней и ротор 5, связанный с ротором 12. Электродвигатель-генератор 11 преобразует тепловую энергию топлива в электрическую. При этом лопасть 6 передней стенкой вытесняет, через выпускное окно 17, оставшиеся горючие газы от предыдущего цикла, а лопасть 7 передней стенкой сжимает горючую смесь или воздух для последующего цикла, а задней стенкой засасывает, через впускное окно 16, горючую смесь или воздух для последующего за ним цикла. Теперь лопасть 7 сжатым газом продвигает лопасть 4 в положение передней стенки камеры сгорания, а сама занимает положение задней ее стенки, при этом срабатывает стопор 20, уже на роторе 5, а датчики 14 и 15 дают сигнал в систему управления 19, которая заставляет срабатывать устройство 18, происходит сгорание топлива и уже лопасть 4 с ротором 2 совершают рабочее движение, а, связанный с ротором 2, ротор 9, электродвигателя-генератора 8, двигаясь относительно статора 10, преобразует полученную им механическую энергию в электрическую. Теперь лопасть 4 передней стенкой выгоняет, через выпускное окно 17, оставшиеся горючие газы, а лопасть 3 передней стенкой сжимает рабочую смесь или воздух, впущенные ранее, а задней стенкой засасывает, через впускное окно 16, рабочую смесь или воздух для следующего цикла. И снова, теперь уже лопасть 3 сжатым газом продвигает лопасть 7, заставляя ее занимать положение передней стенки камеры сгорания, а сама занимает положение задней ее стенки, снова срабатывает стопор 20, уже на роторе 2, а датчики положения поз. 14 и 15 подают сигнал об этом в систему управления 19, которая снова после этого заставляет срабатывать устройство 18, снова происходит сгорание топлива, и уже лопасть 7 с ротором 5 совершают рабочее движение, а связанный с ним ротор 12, двигаясь относительно статора 13, преобразует механическую энергию в электрическую. Далее лопасть 7 выталкивает, через выпускное окно 17, оставшиеся горючие газы, а лопасть 6 одной стороной сжимает впущенную ранее рабочую смесь или воздух, а другой стороной засасывает, через впускное окно 16, рабочую смесь или воздух для последующего цикла. Лопасть 6 сжатым газом продвигает лопасть 3 в положение передней стенки камеры сгорания, а сама занимает положение ее задней стенки, снова срабатывает стопор 20, на роторе 5, а датчики 14 и 15 дают сигнал в систему управления 19, которая снова заставляет срабатывать устройство 18, снова происходит сгорание топлива и лопасть 3 с ротором 2 снова совершают рабочее движение, и т.д. двигатель продолжает работу. Во время работы двигателя, за каждый полный оборот, каждая лопасть совершает рабочий ход, выталкивание оставшихся от предыдущего хода рабочих газов, сжатие рабочей смеси или воздуха, для следующего цикла и всасывание рабочей смеси или воздуха, для последующего цикла, поэтому каждый ротор совершает под нагрузкой почти полный оборот, за исключением двух небольших углов 
, каждый из которых равен ширине камеры сгорания и охватывающих ее лопастей. При запуске и во время работы, лопасть, образующая заднюю стенку камеры сгорания, чтобы, после взрыва топлива, не пошла в обратную сторону, вместе с ротором заторможена стопорным устройством 20. Во время работы роторно-лопастного ДВС, подвижно закрепленные части 9б и 12б роторов генераторов 8 и 11, после того как роторы 2 и 5 останавливаются, за счет того, что они связаны с роторами ДВС через устройство 21, продолжают двигаться и вырабатывать электроэнергию, т.е. электроэнергия вырабатывается непрерывно.
Таким образом, роторно-лопастной ДВС, в сочетании с электродвигателями-генераторами, датчиками положения роторов и системой управления, преобразует часть тепловой энергии топлива в электрическую, при этом обеспечивается надежная синхронизация схождения и расхождения лопастей.
1. Роторно-лопастной ДВС, состоящий из корпуса двигателя и двух роторов - лопастей, которые в положении задней стенки камеры сгорания стопорятся стопорным устройством, отличающийся тем, что он связан с электродвигателями-генераторами, при этом ротор одного электродвигателя-генератора связан с одним ротором роторно-лопастного ДВС, ротор другого электродвигателя-генератора связан с другим ротором роторно-лопастного ДВС, а статоры электродвигателей-генераторов связаны с корпусом роторно-лопастного ДВС, имеются датчики положения роторов относительно корпуса, имеется система управления электродвигателями-генераторами.
2. Роторно-лопастной ДВС по п.1, отличающийся тем, что часть ротора электродвигателя-генератора закреплена на роторе ДВС неподвижно, а остальная часть - через устройство, позволяющее продолжить движение ротора электрогенератора во время остановки ротора ДВС, таким устройством может быть, например, обгонная муфта или храповой механизм.
3. Роторно-лопастной ДВС по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что лопастей на каждом роторе ДВС может быть не только одна пара, а любое количество пар, но на каждом роторе должно быть такое же число пар лопастей как и на другом, пары лопастей должны быть равномерно распределены по окружности, соответственно, должно быть столько же, сколько и пар лопастей на одном роторе, устройств для зажигания рабочей смеси или впрыскивания топлива, впускных и выпускных окон, так же равномерно распределенных по окружности.
www.freepatent.ru
Роторно-лопастной двигатель Роторно-лопастной двигатель Вигриянова — роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания. Особенность двигателя — применение вращающегося сложносоставного ротора, размещённого внутри цилиндра и состоящего из четырёх лопастей.
Роторно-лопастная схема двигателя была предложена ещё в 1910 году. Предлагалось только придумать к ней механизм, позволяющий двигаться лопастям по определённой закономерности. В шестидесятых годах прошлого века немецкая фирма Клёкнер-Хумбольд-Дойц (нем. Klöckner-Humboldt-Deutz) провела исследование этого двигателя с механизмом Кауэрца (нем. Eugen Kauertz). Результаты были отрицательными. Одним из отрицательных факторов была работа самого механизма преобразования движения лопастей.
В 1973 году была разработана идея нового механизма преобразования движения лопастей. Идея пришла одновременно О. М. Иванову (Томск) и группе людей из Бердска (Новосибирская область) независимо друг от друга. М. С. Вигриянов к этому не имел ни малейшего отношения.[источник не указан 2740 дней][нейтральность?] Информацию о возможности изготовления роторно-лопастного двигателя он получил лишь в 1978 году, когда Иванов по приезде в Бердск изготовил первый макет этого двигателя.
Бердская группа не стала дальше работать над двигателем по причине внутренних разногласий. Иванов же создал группу из трёх человек: О. М. Иванов — автор идеи, М. С. Вигриянов — инженер-патентовед, В. А. Перемитин — слесарь.
На бердском опытно-механическом заводе (БОМЗ) был изготовлен рабочий образец, который не удалось запустить по простейшим причинам, которые стали понятны позже. За время работы с образцом стали видны некоторые недостатки этого механизма. Иванов предложил новый механизм преобразования движения, который можно было легко изготовить на доступном оборудовании. Двигатель с этим механизмом был изготовлен в Институте теплофизики СО РАН. Из бракованных деталей был собран макет, демонстрируемый Вигрияновым на фотографиях.[источник не указан 2740 дней]
Разработкой интересовались в России и за рубежом: немцы, американцы, бразильцы. Предполагалось просто проверить на работоспособность данную схему, и если бы мотор проработал всего лишь пять минут, авторов схемы это вполне удовлетворило бы. Испытания показали, что в принципе мотор работоспособен, но требует больших доработок. Иванов предложил применить пластинчатые уплотнения вместо канальных в версии Вигриянова и выполнить их из графита. Нерешённой осталась схема уплотнений и смазки торцов валов.
Больше этот двигатель не изготавливался. Директор Института теплофизики СО РАН академик Владимир Накоряков создал акционерное общество для производства данного двигателя.[источник не указан 2740 дней] Интересы Иванова в данном деле не присутствовали. Без автора мотор дальше дорабатывать было некому. Авторство Вигриянова в некоторой степени ставится под сомнение, так как по сути никаких кардинальных изменений в конструкции двигателя с его стороны не было,[нейтральность?] тем более не мог продолжить разработку.
ru-wiki.ru
Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эксплуатационных качеств двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что цилиндр выполнен в форме правильного круга, а ротор представляет собой цилиндрическое тело вращения и имеет четыре радиальных паза, в которые вставлены подпружиненные пустотелые прямоугольные лопасти. Между пазами в теле ротора выполнены Г-образные накопительные камеры, оба входа каждой из которых открываются в сторону от оси вращения ротора. Лопасти делят внутренний объем цилиндра на четыре камеры: впускную, сжатия, сгорания и выпускную, а Г-образные накопительные камеры ротора переносят горючую смесь из камеры сжатия в камеру сгорания. Двигатель может работать по циклу четырехтактного карбюраторного или дизельного двигателя и имеет воздухонагнетатель с двухскоростным редуктором. 10 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве двигателя внутреннего сгорания.
Известен четырехтактный карбюраторный двигатель, содержащий блок цилиндров с рубашкой охлаждения, головку блока, внутри которого размещен кривошипно-шатунный механизм, который связан с газораспределительным механизмом, системы питания, охлаждения, смазки и зажигания /В.А. Вершигора и др.. Автомобиль ВАЗ-2121 "Нива", М.: Транспорт, 1980, с. 5-65 /.Недостатками четырехтактного карбюраторного двигателя являются потери на трение в кривошипно-шатунном и газораспределительном механизмах, большие размеры и вес двигателя.Указанные недостатки обусловлены конструкцией четырехтактного карбюраторного двигателя.Известен четырехтактный дизельный двигатель, содержащий поддизельную раму, на которой закреплен картер, блок цилиндров с головкой и рубашкой охлаждения, кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, системы питания, охлаждения, смазки и запуска /С.K. Прасолов, М.Б. Амитин, Устройство подводных лодок. М.: Ордена Трудового Красного Знамени военное издательство Министерства обороны СССР, 1973, с. 232-234, рис. 96 /.Недостатки известного четырехтактного дизельного двигателя те же.Указанные недостатки обусловлены конструкцией четырехтактного дизельного двигателя.Известен также роторно-поршневой двигатель Ванкеля, содержащий корпус, закрытый передней и задней крышками, с рубашкой охлаждения и цилиндром, внутренняя поверхность которого выполнена по эпитрохоиде, внутрь которого вставлен трехгранный ротор, имеющий шестерню с внутренними зубьями, кинематически соединенный с эксцентриком вала, неподвижное зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубчатой шестерней ротора, в отверстие которого пропущен вал двигателя, свечу зажигания, впускной и выпускной каналы, выполненные в корпусе, системы питания, охлаждения, смазки и запуска. Отношение неподвижного зубчатого колеса к зубчатой шестерне ротора 2:3. /Политехнический словарь, гл. ред. акад. А.Ю. Ишлинский, М.: Советская энциклопедия, 1960, с. 71 /.Роторно-поршневой двигатель Ванкеля как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.Недостатками роторно-поршневого двигателя Ванкеля, принятого за прототип, являются сложность конструкция, большие нагрузки на зубчатую передачу, невозможность обеспечения хорошего уплотнения ротора, высокая точность и сложность изготовления цилиндра, вибрация от эксцентрика вала.Указанные недостатки обусловлены конструкцией роторно-поршневого двигателя Ванкеля.Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств роторного двигателя.Указанная цепь согласно изобретению обеспечивается тем, что цилиндр, внутренняя поверхность которого выполнена по эпитрохойде, трехгранный ротор, неподвижная зубчатая шестерня и эксцентрик вала заменены цилиндром, внутренняя поверхность которого выполнена в форме правильного круга, ротором, отлитым заодно с валом, вставленным внутрь цилиндра, представляющим собой цилиндрическое тело вращения и имеющим четыре радиальных паза, выполненных под углом 90 градусов один относительно другого в двух взаимно пересекающихся плоскостях, каждая пара которых расположена соосно друг другу на линии диаметра по разные стороны от оси вращения, причем внутрь каждого из них вставлена пустотелая прямоугольная лопасть, имеющая внутри пружину, кроме того, между каждой парой пазов в теле ротора выполнена Г-образная накопительная камера, оба входа которой открываются в сторону от оси вращения ротора, продольная ось которого параллельна продольной оси цилиндра и смещена относительно продольной оси последнего так, что ротор своей боковой поверхностью контактирует с внутренней нижней поверхностью цилиндра, образуя снизу вверх направо камеру сгорания, в которую вставлена свеча зажигания и форсунка, камеру выпуска отработанных газов, имеющую выпускной канал, камеру впуска горючей смеси или воздуха, имеющую впускной канал, и камеру сжатия горючей смеси иди воздуха, причем все камеры отделены друг от друга лопастями, а на заднем конце вала роторно-лопастного двигателя установлен маходик, зубчатый венец которого при запуске взаимодействует с шестерней стартера, прерывателем-распределителем, имеющим на нижней части вертикального вала шестерню, входящую в зацепление с шестерней, установленной на заднем конце вала роторно-лопастного двигателя, причем прерыватель, один контакт которого заземлен, имеет четырехгранный кулачек, а второй его контакт соединен последовательно с источником тока и первичной обмоткой катушки зажигания, второй конец которой заземлен, а параллельно контактам прерывателя подключен конденсатор, кроме того четыре неподвижных контакта распределителя зажигания соединены между собой проводником в общую шину и подключены к центральному стержню свечи зажигания, корпус которой заземлен, а подвижный контакт распределителя зажигания соединен с одним из выводов вторичной обмотки катушки зажигания, вторичный вывод которой заземлен, насосом высокого давления, имеющим на валу шестерню, входящую в зацепление с шестерней, установленной в верхней части вертикального вала прерывателя-распределителя, выход которого гидравлически связан с форсункой, а вход гидравлически соединен через насос с топливным баком, воздухонагнетателем с двухскоростным редуктором, входной патрубок которого через воздушный фильтр пневматически связан с атмосферой, а выходной патрубок совместно с системой подготовки горючей смеси подключен к входному каналу корпуса роторно-лопастного двигателя, при этом ведущий вал двухскоростного редуктора имеет шкив и посредством зубчатой муфты соединен с ведомым валом, связанным с валом воздухонагнетателя, а промежуточный вал посредством шестерен соединен с обоими упомянутыми валами, причем два топливных насоса, масляный и водяной насосы, генератор электрического тока и двухскоростной редуктор посредством шкивов и ременной передачи соединены с валом роторно-лопастного двигателя.Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид роторно-лопастного двигателя, на фигуре 2 - вид на роторно-лопастной двигатель спереди, на фигуре 3 - вид на роторно-лопастной двигатель сзади, на фигуре 4 - схема роторно-лопастного двигателя, на фигуре 5 - схема расположения форсунки и свечи зажигания на корпусе роторно-лопастного двигателя, на фигуре 6 - схема привода прерывателя-распределителя и насоса высокого давления, на фигуре 7 - схема двухскоростного редуктора привода воздухонагревателя, на фигурах 8 и 9 - схема принципа действия роторно-лопастного двигателя, на фигуре 10 - диаграмма работы роторно-лопастного двигателя.Роторно-лопастной двигатель содержит корпус 1 с рубашкой охлаждения 2. Внутрь корпуса запрессован цилиндр 3, внутренняя поверхность которого выполнена в форме правильного круга. Корпус закрыт передней 4 и задней 5 крышками. Внутрь цилиндра вставлен ротор 6, выполненный заодно с валом 7, концы которого пропущены в отверстия крышек, и представляющий собой цилиндрическое тело вращения. На теле ротора выполнены четыре радиальных паза 8, 9, 10, 11, расположенных под углом 90 градусов один относительно другого в двух взаимно пересекающихся плоскостях, каждая пара которых расположена соосно друг другу на линии диаметра по разные стороны от оси вращения. Внутрь пазов вставлены пустотелые прямоугольные лопасти 12, 13, 14, 15, имеющие пружины 16. Между каждой парой пазов в теле ротора выполнены Г-образные накопительные камеры 17, 18, 19, 20, оба входа каждой из которых открываются в сторону от оси вращения ротора, продольная ось которого параллельна продельной оси цилиндра и смещена вниз так, что ротор своей боковой поверхностью контактирует с внутренней поверхностью цилиндра, образуя снизу вверх направо камеру сгорания 21, в которую ввернуты свеча зажигания 22 и форсунка 23, камеру выпуска отработанных газов 24, имеющую выпускной канал 25, камеру впуска горючей смеси или воздуха 26, имеющую впускной канал 27, камеру сжатия 28. Все камеры отделены друг от друга лопастями. На заднем конце вала закреплены маховик 29, зубчатый венец которого при запуске взаимодействует с шестерней стартера 30, закрепленного снаружи на корпусе, зубчатая шестерня 31, которая входит в зацепление с шестерней 32, закрепленной на нижнем конце вертикального вала 33 прерывателя-распределителя 34, укрепленного снаружи на корпусе. Прерыватель, один контакт 35 которого заземлен, имеет четырехгранный кулачек 36, а второй его контакт 37 соединен последовательно с источником тока 38 и первичной обмоткой 39 катушки зажигания 40, второй конец которой заземлен, а параллельно контактам прерывателя подключен конденсатор 41. Четыре неподвижных контакта 42, 43, 44, 45 распределителя зажигания закреплены на изоляционном диске 46, и соединены между собой проводником в общую шину, и подключены к центральному стержню свечи зажигания, корпус которой заземлен. Подвижный контакт 47 распределителя зажигания соединен с одним из выводов вторичной обмотки катушки зажигания, второй вывод которой заземлен. Заземленный вывод вторичной обмотки 48 через массу соединен с корпусом свечи зажигания. На верхнем конце вертикального вала закреплена шестерня 49, входящая в зацепление с шестерней 50 одноплунжерного насоса высокого давления 51, установленного на корпусе, который посредством трубопроводов соединен с форсункой, топливным насосом 52 и топливным баком 53. Впускной канал корпуса соединен выпускным каналом воздухонагнетателя 54 и через запорный кран 55 с системой подачи бензина 56, соединенной с топливным баком 57. Система подачи бензина может представлять собой карбюратор или прибор электронного впрыска топлива. Входной какал воздухонагнетателя соединен с воздушным фильтром 58. Воздухонагнетатель содержит корпус 59, внутри которого на подшипниках установлены две крыльчатки 60, 61, валы которых соединены между собой посредствен шестерен 62, 63, входящих друг с другом в зацепление, а вал одной из них соединен с двухскоростным редуктором 64. Двухскоростной редуктор содержит корпус 64, закрытий крышкой 65. В подшипниках корпуса закреплены ведущий вал 66, имеющий шкив 67, неподвижную зубчатую полумуфту 68 и ведущую зубчатую шестерню 69, ведомый вал 70, соединенный с одним из валов воздухонагнетателя и имеющий подвижную зубчатую полумуфту 71, связанную с рычагом 72, и ведомую шестерню 73, промежуточный вал 74, имеющий ведомую 75 и ведущую 76 шестерни, входящие в зацепление с шестернями ведущего и ведомого валов. Бензонасос 77 и топливный насос дизельной системы, масляный насос 78, водяной насос 79, генератор электрического тока 80, воздухонагнетатель с двухскоростным редуктором имеют шкивы 81, которые посредством приводных ремней 82 соединены со шкивом 83 вала роторно-лопастного двигателя. Системы смазки и охлаждения, система опережения зажигания, центробежный регулятор и система опережения подачи топлива в форсунку стандартны и на чертежах не показаны. На фигуре 10 цифрами обозначено: рабочий ход 84, выпуск отработанных газов 85, впуск горючей смеси или воздуха 86, сжатие горючей смеси или воздуха 87, перенос горючей смеси или воздуха из камеры сжатия в камеру сгорания 88, воспламенение горючей смеси или подача топлива форсункой 89, окончательное удаление отработанных газов (одновременное открытие впускного и выпускного каналов) 30.Работа роторно-лопастного двигателя.Перед запуском роторно-лопастного двигателя необходимо проверить наличие топлива в топливных баках 53, 57 и исправность всех систем. Роторно-лопастной двигатель может работать по циклу четырехтактного бензинового двигателя или четырехтактного дизельного двигателя. Для работы по циклу четырехтактного бензинового двигателя необходимо включить зажигание, поставить рычаг 72 двухскоростного редактора 64 воздухонагнетателя 54 в положение минимальных оборотов (обе полумуфты 68, 71 выведены из зацепления) и включить стартер 30, который через зубчатый венец маховика 29 станет раскручивать вал 7 и запустит роторно-лопастной двигатель. При этом ведущий вал 66 двухскоростного редуктора 64 через шестерни 69, 75, 76, 73 и промежуточный вал 74 станет вращать ведомый вал 70, а вместе с ним и воздухонагнетатель 54 с небольшой скоростью. Воздух из атмосферы через воздушный фильтр 58 станет нагнетаться в камеру впуска 26, а вместе с ним из бака 57 системой подготовки топлива 56 туда же будет подаваться бензин. На диаграмме впуск горючей смеси происходит за время поворота вала 7 от 325 до 35 градусов. После того как пустотелая прямоугольная лопасть 12 закроет впускной канал 27 в камере сжатия 28 начинается сжатие горючей смеси (фиг. 8, 9), которой длится за время поворота вала 7 от 35 до 155 градусов. По мере уменьшения объема камеры сжатия сжатая горючая смесь поступает в Г-образную накопительную камеру 20 до тех пор, пока последняя не займет положение Г-образной накопительной камеры 19, показанное на фигуре 8. Далее при повороте вала 7 от 155 до 210 градусов происходит перенос горючей смеси в камеру сгорания 21. Как это происходит показано на фигуре 4. Открылся один из каналов Г-образной накопительной камеры 18, второй в это время еще закрыт и горючая смесь поступает в камеру сгорания 21. Как только какая-нибудь пустотелая прямоугольная лопасть оказывается в положении пустотелой прямоугольной лопасти 14 (фиг.9) происходит воспламенение горючей смеси и совершается рабочий ход (на фиг.8 показано, что пустотелая прямоугольная лопасть 13 совершает рабочий ход и одновременно заканчивает удаление отработанных газов от предыдущего рабочего хода). На диаграмме показано, что воспламенение и горение горючей смеси происходит при повороте вала 7 от 210 до 235 градусов, рабочий ход от 235 до 325 градусов. Выпуск отработанных газов из камеры выпуска отработанных газов 24 через выпускной канал 25 осуществляет та пустотелая прямоугольная лопасть, которая следует за той, что совершает рабочий ход. На фигуре 8 видно, что пустотелая прямоугольная лопасть 13 совершает рабочий ход и одновременно выталкивает отработанные газы, а следующая за ней пустотелая прямоугольная лопасть 14 готовится к рабочему ходу и выпуску отработанных газов. При выпуске газов возникает момент соответствующий повороту вала 7 от 305 до 325 градусов, когда выпускной 25 и впускной канал 27 открыты. Этот момент, например, показан на фигуре 8 между пустотелыми прямоугольными лопастями 13 и 12. При этом происходит окончательное удаление отработанных газов в том числе и из Г-образной накопительной камеры. Выпуск отработанных газов осуществляется при повороте вала 7 от 235 до 325 градусов, после чего следует впуск горючей смеси и все начинается сначала. Так как каждая из пустотелых прямоугольных лопастей 12, 13, 14, 15 участвует одновременно в двух тактах: впуск горючей смеси - сжатие горючей смеси, рабочий ход - выпуск отработанных газов, а всего их четыре, то за один оборот вала 7 роторно-лопастного двигателя совершается четыре такта впуска горючей смеси, четыре такта сжатия горючей смеси, четыре такта переноса горючей смеси из камеры сжатия в камеру сгорания, четыре такта рабочего хода и четыре такта выпуска отработанных газов. В двигателе Ванкеля, принятым за прототип, имеющим трехгранный ротор и три камеры, за один оборот вала двигателя совершается три такта впуска горючей смеси, три такта сжатия, три такта рабочего хода и три такта выпуска отработанных газов. Для работы роторно-лопастного двигателя по циклу четырехтактного дизеля необходимо посредством крана 55 отключить систему подачи бензина во впускной канал 27, передвинуть рычаг 72 двухскоростного редуктора 64 вниз по часовой стрелке. При этом посредством двух полумуфт 68, 71 ведущий вал 66 и ведомый вал 70 соединятся в одно целое, а шестерня 73 выйдет из зацепления с шестерней 76. Шестерни 69, 75, 76 и промежуточный вал 74 станут вращаться вхолостую. Скорость вращения воздухонагнетателя 54 увеличится и количество воздуха, подаваемого во впускную камеру 26, увеличится. Чистый воздух в большем количестве станет поступать через впускной канал 27 во впускную камеру 26 и, как только впускной канал 27 закроется пустотелой прямоугольной лопастью 12 (фиг.8), он станет сжиматься указанной пустотелой прямоугольной лопастью в камере сжатия 28. В это же время позади пустотелой прямоугольной лопасти 12 происходит продувка впускной полости от остатков отработанных газов и наполнение воздухом впускной полости. Так как количество воздуха, поступившего внутрь роторно-лопастного двигателя, увеличилось, то и увеличилась степень сжатия и температура его нагрева. Сжатый чистый воздух переходит из камеры сжатия 28 в Г-образную накопительную камеру 20. Затем, как было описано выше, сжатый воздух переносится в камеру сгорания 21 посредством Г-образной накопительной камеры 20. Как только сжатый воздух через один из двух открывшихся каналов Г-образной накопительной камеры поступит в камеру сгорания, туда насосом высокого давления 51 через форсунку 23 впрыскивается топливо. От высокой температуры топливо воспламеняется и раскаленные газы давят на соответствующую пустотелую прямоугольную лопасть, совершая рабочий ход и заставляя вал 7 роторно-лопастного двигателя поворачиваться на соответствующий угол. После совершения рабочего хода любая пустотелая прямоугольная лопасть проходит через выпускной канал 25, освобождая путь для выхода отработанных газов. И так повторяется снова. При работе в зимнее время с целью улучшения запуска можно дополнительно включать зажигание для улучшения воспламенения топлива. В прерывателе-распределителе предусмотрена стандартная система опережения зажигания, не показанная на чертеже. При работе в режиме четырехтактного дизельного двигателя предусмотрена стандартная система опережения подачи топлива в зависимости от частоты вращения вала 7, не показанная на чертежах. Все вспомогательные механизмы: генератор электрического тока 80, топливные насосы 52, 77, масляный 78 и водяной 79 насосы, редуктор 64 воздухонагнетателя 54 приводятся в движение посредством ременных передач 82 от шкива 83 вала 7 роторно-лопастного двигателя. Система смазки может быть смешанного типа, не показана на чертежах. Частота вращения вала 7 зависит от количества подаваемого топлива и может изменяться в больших пределах. Для остановки роторно-лопастного двигателя, работающего по циклу четырехтактного карбюраторного двигателя, достаточно выключить зажигание, а при работе по циклу четырехтактного дизельного двигателя необходимо прекратить подачу топлива и посредством заслонки, не показанной на чертежах, перекрыть доступ воздуха во впускную камеру.Положительный эффект: более высокая мощность при тех же размерах (четыре рабочих хода за один оборот вала вместо трех), более прост в изготовлении, может работать на легких и тяжелых сортах топлива.Формула изобретения
Роторно-лопастной двигатель, содержащий корпус с рубашкой охлаждения и цилиндром, закрытый передней и задней крышками, ротор, системы питания, охлаждения, зажигания, смазки и запуска, отличающийся тем, что в цилиндр, внутренняя поверхность которого выполнена в форме правильного круга, вставлен ротор, отлитый заодно с валом, концы которого пропущены в отверстия крышек, представляющий собой цилиндрическое тело вращения и имеющий четыре радиальных паза, выполненных под углом 90
один относительно другого в двух взаимно пересекающихся плоскостях, каждая пара которых расположена соосно друг другу на линии диаметра по разные стороны от оси вращения, причем внутрь каждого из них вставлена пустотелая прямоугольная лопасть, имеющая внутри пружину, кроме того, между каждой парой пазов в теле ротора выполнена Г-образная накопительная камера, оба входа которой открываются в сторону от оси вращения ротора, продольная ось которого параллельна и смещена вниз относительно продольной оси цилиндра так, что ротор своей боковой поверхностью контактирует с внутренней нижней поверхностью цилиндра, образуя снизу вверх направо камеру сгорания, в которую вставлены свеча зажигания и форсунка, камеру выпуска отработанных газов, имеющую выпускной канал, камеру впуска горючей смеси, имеющую впускной канал и камеру сжатия, причем все камеры отделены друг от друга пустотелыми прямоугольными лопастями, кроме того, на заднем конце вала роторно-лопастного двигателя установлены маховик, зубчатый венец которого при запуске взаимодействует с шестерней стартера, и зубчатая шестерня, кинематически соединенная с зубчатыми шестернями привода прерывателя-распределителя зажигания и насоса высокого давления, а на переднем конце установлен шкив, причем прерыватель, один контакт которого заземлен, имеет четырехгранный кулачок, а его второй контакт соединен последовательно с источником тока и одним из выводов первичной обмотки катушки зажигания, второй вывод которой заземлен, а параллельно контактам прерывателя подключен конденсатор, к тому же четыре неподвижных контакта распределителя зажигания соединены между собой проводником в общую шину и подключены к центральному стержню свечи зажигания, корпус которой заземлен, а подвижный контакт распределителя зажигания соединен с одним из выводов вторичной обмотки катушки зажигания, второй вывод которой заземлен, кроме того, форсунка посредством трубопровода соединена с выходом насоса высокого давления, вход которого связан гидравлически через топливный насос с топливным баком, кроме того, вход воздухонагнетателя через фильтр связан с атмосферой, а выход совместно с системой подготовки горючей смеси подключен к входному каналу корпуса, при этом ведомый вал двухскоростного редуктора соединен с валом воздухонагнетателя, а ведущий вал имеет шкив и совместно с топливными насосами, водяным и масляным насосами, генератором электрического тока соединен посредством ременной передачи со шкивом роторно-лопастного двигателя.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10www.findpatent.ru
Роторно-лопастной двигатель Роторно-лопастной двигатель Вигриянова — роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания. Особенность двигателя — применение вращающегося сложносоставного ротора, размещённого внутри цилиндра и состоящего из четырёх лопастей.
Роторно-лопастная схема двигателя была предложена ещё в 1910 году. Предлагалось только придумать к ней механизм, позволяющий двигаться лопастям по определённой закономерности. В шестидесятых годах прошлого века немецкая фирма Клёкнер-Хумбольд-Дойц (нем. Klöckner-Humboldt-Deutz) провела исследование этого двигателя с механизмом Кауэрца (нем. Eugen Kauertz). Результаты были отрицательными. Одним из отрицательных факторов была работа самого механизма преобразования движения лопастей.
В 1973 году была разработана идея нового механизма преобразования движения лопастей. Идея пришла одновременно О. М. Иванову (Томск) и группе людей из Бердска (Новосибирская область) независимо друг от друга. М. С. Вигриянов к этому не имел ни малейшего отношения.[источник не указан 2694 дня][нейтральность?] Информацию о возможности изготовления роторно-лопастного двигателя он получил лишь в 1978 году, когда Иванов по приезде в Бердск изготовил первый макет этого двигателя.
Бердская группа не стала дальше работать над двигателем по причине внутренних разногласий. Иванов же создал группу из трёх человек: О. М. Иванов — автор идеи, М. С. Вигриянов — инженер-патентовед, В. А. Перемитин — слесарь.
На бердском опытно-механическом заводе (БОМЗ) был изготовлен рабочий образец, который не удалось запустить по простейшим причинам, которые стали понятны позже. За время работы с образцом стали видны некоторые недостатки этого механизма. Иванов предложил новый механизм преобразования движения, который можно было легко изготовить на доступном оборудовании. Двигатель с этим механизмом был изготовлен в Институте теплофизики СО РАН. Из бракованных деталей был собран макет, демонстрируемый Вигрияновым на фотографиях.[источник не указан 2694 дня]
Разработкой интересовались в России и за рубежом: немцы, американцы, бразильцы. Предполагалось просто проверить на работоспособность данную схему, и если бы мотор проработал всего лишь пять минут, авторов схемы это вполне удовлетворило бы. Испытания показали, что в принципе мотор работоспособен, но требует больших доработок. Иванов предложил применить пластинчатые уплотнения вместо канальных в версии Вигриянова и выполнить их из графита. Нерешённой осталась схема уплотнений и смазки торцов валов.
Больше этот двигатель не изготавливался. Директор Института теплофизики СО РАН академик Владимир Накоряков создал акционерное общество для производства данного двигателя.[источник не указан 2694 дня] Интересы Иванова в данном деле не присутствовали. Без автора мотор дальше дорабатывать было некому. Авторство Вигриянова в некоторой степени ставится под сомнение, так как по сути никаких кардинальных изменений в конструкции двигателя с его стороны не было,[нейтральность?] тем более не мог продолжить разработку.
Роторно-лопастной двигатель: цикл работы На паре соосных валов установлены по две лопасти, разделяющие цилиндр на четыре рабочие камеры. Каждая камера за один оборот совершает четыре рабочих такта (набор рабочей смеси, сжатие, рабочий ход и выброс отработанных газов). Таким образом, в рамках данной конструкции возможно реализовать любой четырёхтактный цикл.
Роторно-лопастной двигатель, который изначально планировалось применять на Ё-мобиле Преимущества двигателя Иванова (Вигриянова) (роторного двигателя с неравномерным однонаправленным (пульсирующе-вращательным) движением главного рабочего элемента) характерны для любого роторного двигателя:
Недостатки этого типа роторных двигателей связаны с принципом организации рабочих процессов в конструкционной схеме процессов. Схема подразумевает снятие мощности с двух разных валов (каждый соединён со своим «коромыслом» с лопастями), движущихся неравномерно — то затормаживаясь, то ускоряясь, поочередными импульсами (при этом как бы то догоняя, то останавливая друг друга). Снятие мощности с таких «пульсирующих» валов было крайне затруднительно. Требуется также согласование их движения друг относительно друга. Согласование выполняется крайне сложным и громоздким механизмом синхронизации и схемой движения-вращения с двух валов. На фотографии этот механизм виден на задней части корпуса — его диаметр и ширина больше, чем сам диск рабочей камеры, где происходят рабочие циклы. Именно эта неравномерность вращения двух рабочих валов, их неравномерное, пульсирующее движение и определяют все трудности создания работоспособных типов этого подкласса роторных двигателей. В созданных прототипах этих двигателей огромные инерционные нагрузки быстро разрушали применяемые механизмы согласования вращения двух валов и связанных с ними роторных лопастей. По этой причине реально и эффективно работающих моделей этого типа до сих пор не создано.
К недостаткам можно, в частности, отнести высокую тепловую напряженность ротора, особенно его лопастей. Для мощных РЛДВС обязательна эффективная принудительная система охлаждения ротора.
В работе двигатель Иванова (Вигриянова) равнозначен восьмицилиндровому поршневому двигателю, поскольку за один оборот реализует четыре рабочих цикла.
 | Сообщаю заверительно, что тема роторно-лопастной машины объёмного вытеснения мною хорошо изучена, найдены все решения, необходимые и достаточные для реализации РЛДВС, но окончательный вариант конструкции РЛДВС получается слишком усложнённым, и я принимаю решение не продолжать дальше работу над РЛДВС. Правда, есть другая, и, пожалуй, основная причина – нахождение другого варианта двигателя, отличающегося от РЛДВС простотой и вдвое большим КПД.[1]. |  |
В 2002 году в СМИ появилась статья[2] о том, что проблема механизма преобразования попеременного движения лопастей в постоянное движение вала якобы была решена: упоминается, что решение достигнуто с помощью некого "дифференциального механизма". Однако, в приведённой статье какие-либо строгие подтверждения этого факта отсутствуют, но при этом указано, что изготовить двигатель не удалось, по словам автора, из-за отсутствия финансов.
http-wikipediya.ru
