Патент на изобретение №2300001

(54) ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЭКСЦЕНТРИЧНЫЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить КПД и экономичность двигателя. Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель внутреннего сгорания содержит нагнетатель и преобразователь энергии, выполненный в виде цилиндра статора, в котором эксцентрично расположен цилиндр ротора с пазами, в которые вставлены лопатки. В первом варианте двигатель снабжен коронками, стянутыми стяжками с лопатками. Лопатки и коронки имеют цилиндрические контактные поверхности с возможностью поворота друг относительно друга. Коронки имеют ножки с лапками и сектором, посредством которых коронка опирается на ось статора, закрепленную в центре цилиндра статора, и вращается на оси, причем все коронки объединены на оси статора стягивающими кольцами, воспринимающими центробежные силы, передающиеся им через секторы. Во втором варианте лопатки снабжены стяжками, осями, пружинами и полками, на которых установлен ролик. Двигатель снабжен вращающимся вместе с лопатками стягивающим кольцом, закрепленным на ролике одной из лопаток и воспринимающим действующие на лопатки при вращении ротора центробежные силы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 24 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может быть применено в качестве двигателя в различных машинах и агрегатах.

Изобретение названо «Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель внутреннего сгорания (ЦЭРДВС или ЦЭРД)» потому, что основной его механизм – преобразователь энергии, состоит из двух цилиндров разных диаметров, расположенных один в другом эксцентрично. Силовым элементом его (движителем) является цилиндр, вращающийся вокруг своей оси. Поэтому он называется роторный. В двигателе энергия сжатых газов, получаемых от сжигания топлива, преобразуется в энергию вращения ротора, поэтому двигатель называется двигателем внутреннего сгорания.

Для функционирования ЦЭРД требуется воздух и топливо, применяемое для двигателей внутреннего сгорания.

Отдельно цилиндрические эксцентричные механизмы могут применяться в качестве газовых и жидкостных насосов.

Наиболее близким аналогом данного изобретения является роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий нагнетатель, цилиндр статора, ротор с лопатками (см. WO 03/056156, опубл. 10.07.2003).

Целью изобретения является улучшение энергетических и экономических характеристик двигателя внутреннего сгорания.

Указанная цель может достигаться благодаря двум вариантам выполнения двигателя.

Вариант 1.

Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий нагнетатель и преобразователь энергии, выполненный в виде цилиндра статора, в котором эксцентрично расположен цилиндр ротора с пазами, в которые вставлены лопатки, согласно изобретению он снабжен коронками, стянутыми стяжками с лопатками, при этом лопатки и коронки имеют цилиндрические контактные поверхности с возможностью поворота друг относительно друга, коронки имеют ножки с лапками и сектором, посредством которых коронка опирается на ось статора, закрепленную в центре цилиндра статора, и вращается на оси, причем все коронки объединены на оси статора стягивающими кольцами, воспринимающими центробежные силы, передающиеся им через секторы. Ножки коронки могут проходить через вырезы в лопатке. Ножки коронок могут иметь с одной стороны правую, а с другой стороны левую резьбу для достижения контакта необходимой плотности коронки с внутренней поверхностью статора за счет поворота ножки. Для уменьшения трения между контактными поверхностями лопатки и коронки могут быть расположены цилиндрические ролики.

Вариант 2.

Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий нагнетатель и преобразователь энергии, выполненный в виде закрепленного неподвижно цилиндра статора, вокруг которого вращается расположенный эксцентрично статору цилиндр ротора с лопатками, выполненными в виде ползунов, согласно изобретению лопатки снабжены стяжками, осями, пружинами и полками, на которых установлен ролик, при этом двигатель снабжен вращающимся вместе с лопатками стягивающим кольцом, закрепленным на ролике одной из лопаток и воспринимающим действующие на лопатки при вращении ротора центробежные силы. Статор может иметь посадочные шлицевые пояса, стопорящие крышки на статоре от проворачивания. В крышках могут быть установлены устройства для зажигания рабочей смеси.

В цилиндрическом эксцентричном роторном двигателе энергия сжатых газов преобразуется в энергию вращения ротора. В двигателе используется явление изменения расстояния между стенками цилиндров большого и меньшего диаметров, расположенных один в другом эксцентрично. Если разбить пространство между цилиндрами лопатками (фиг.1) на несколько секторов (в нашем случае на четыре) и вращать один цилиндр, назовем его ротор, вместе с лопатками относительно другого, назовем его статор, то объем каждого сектора будет изменяться от минимального до максимального. Если пространство между цилиндрами с торцов закрыть крышками, а в положении I в сектор закачать газ под давлением P_i, то в положении I + этот газ будет воздействовать на лопатку с большим вылетом h и повернет ротор в сторону этой лопатки до положения III. Таким образом, энергия давления газов превращается в энергию вращения ротора. В заявке представлены следующие графические материалы.

Чертежи, поясняющие изобретение:

фиг.1 – принцип работы преобразователя энергии ЦЭРД;

фиг.2 – схема ЦЭРД со смесителем;

фиг.3 – схема дизельного ЦЭРД;

фиг.4 – схема преобразователя энергии с наружным ротором;

фиг.5 – схема преобразователя энергии с внутренним ротором;

фиг.6 – конструктивная схема ЦЭРД с внутренним ротором;

фиг.7 – конструктивная схема ЦЭРД с наружным ротором;

фиг.8 – преобразователь энергии с внутренним ротором;

фиг.9 – статор;

фиг.10 – ротор;

фиг.11 – ротор, разрез А-А повернуто на 45°;

фиг.12 – ротор, вид А;

фиг.13 – лопатка;

фиг.14 – коронка;

фиг.15 – коронка;

фиг.16 – коронка в сборе;

фиг.17 – схема работы коронки;

фиг.18 – нейтрализация центробежных сил;

фиг.19 – схема преобразователя энергии ЦЭРД с наружным ротором;

фиг.20 – статор;

фиг.21 – ротор с крышкой;

фиг.22 – крышка;

фиг.23 – схема вывода выходного вала в ЦЭРД с наружным ротором;

фиг.24 – ползун с лопаткой в сборе.

Обозначения:

Н – нагнетатель;

П – преобразователь энергии;

С – смеситель;

O₁ – центр вращения статора;

О₂ – центр вращения ротора;

R – радиус большего цилиндра;

r – радиус меньшего цилиндра;

h – вылет лопатки; h_л – левой лопатки, h_п – правой лопатки;

F – сила, действующая на лопатку, вследствие давления газов;

k – плечо действия силы F;

– угол поворота ротора;

I, II, III, IV – секторы;

P₁, Р₂, Р₃ – давление газа в полости сектора;

F_цб – центробежная сила, действующая на лопатку;

N – сила реакции опоры.

1 – статор;

2 – ротор;

3 – крышка;

4 – лопатка;

5 – основание двигателя;

6 – выходной вал;

7 – шестерни;

8 – коронка;

9 – ось преобразователя;

10 – зажигательное устройство;

11 – выпускное окно;

12 – продувочное окно;

13 – нагнетательное окно;

14 – полуротор;

15 – стягивающий болт;

16 – калиброванная втулка;

17 – пазы под лопатку;

18 – рабочий пояс;

19 – уплотнительный пояс;

20 – шлицевой пояс;

21 – хвостовик;

22 – опорный подшипник;

23 – уплотнение;

24 – основание лопатки;

25 – рабочая пластина;

26 – опорная пластина;

27 – вырез для ножки коронки;

28 – крышка лопатки;

29 – контактная пластина лопатки;

30 – ролики;

31 – отверстие для стяжки;

32 – стяжка;

33 – контргайка;

34 – гайка;

35 – ножка коронки;

36 – лапка коронки;

37 – стягивающее кольцо;

38 – боковая крышка;

39 – контактная пластина коронки;

40 – маятник;

41 – головка коронки;

42 – стяжка;

43 – контргайка;

44 – сектор коронки;

45 – гнездо ножки;

46 – ложемент маятника;

47 – ось маятник;

48 – накладка;

49 – стопорное кольцо;

50 – ролики сектора коронки;

51 – винт крепления головки;

52 – ползун;

53 – пружина;

54 – крепежный пояс статора;

55 – плечо ротора;

56 – полка;

57 – ролик;

58 – шлицевое соединение;

59 – переходник;

60 – подшипник вала.

Двигатель состоит из нагнетателя Н и преобразователя энергии П. На фиг.2 изображена схема такого двигателя. Нагнетатель Н нагнетает воздух в смеситель С. Полученная в смесителе рабочая смесь поступает в преобразователь энергии. Возможен вариант, при котором топливо (бензин) впрыскивается в нагнетательную полость форсунками, которые будут располагаться за нагнетательным окном. При дизельном исполнении двигателя (фиг.3) в преобразователь энергии закачивается только воздух, а топливо под высоким давлением впрыскивается в рабочую полость. И нагнетатель, и преобразователь и все остальные детали крепятся на основании 5 двигателя. Из двигателя выходит вал 4, который передает момент вращения потребителю.

Преобразователь энергии (фиг.4, 5, 8) является основным механизмом в двигателе. Он предназначен для сжатия и сжигания рабочей смеси, нагнетаемой в него нагнетателем в бензиновых двигателях, или сжатия нагнетаемого в него воздуха и впрыска топлива в дизельных двигателях, и преобразования получившейся энергии тепла и давления газов в энергию вращения ротора.

Основными деталями его являются статор 1 и ротор 2. Статором и ротором служат цилиндры преобразователя. Статором, так же как и ротором, может быть цилиндр как большего, так и меньшего диаметра.

На фиг.4, 8 схематично изображен преобразователь энергии, ротором которого служит цилиндр меньшего размера. В преобразователе энергии ротор 2 с лопатками 4 размещены в статоре 1. Пространство между статором и ротором по торцам статора закрыто крышками 3 статора. В основании двигателя 5 врастяжку крепится ось преобразователя 9.

Статор (фиг.9) является основой для всех деталей и механизмов преобразователя. В представляемом двигателе статором 1 служит цилиндр большего диаметра, в центре которого врастяжку в основании 5 крепится ось преобразователя 9. Пространство между статором и ротором закрываются крышками статора 3. Крышки герметизируют рабочее пространство преобразователя энергии и служат опорой для ротора. В крышках статора имеются окна: выпускное 11, продувочное 12 и нагнетательное 13. Если преобразователь энергии имеет в длину такие размеры, что только через окна в крышках качественное снабжение воздухом и рабочей смесью преобразователя затруднено, выше названные окна необходимо сделать в теле статора. Это отображено на фиг.6. Цифрами 11, 12, 13 обозначены соответственно выпускные, продувочные и нагнетательные окна, выполненные в теле статора.

Крышки статора герметизируют рабочий пояс преобразователя. Рабочий пояс преобразователя – это пространство, в котором происходит рабочий процесс, и поверхности, в него входящие. В крышках статора размещаются также опорные подшипники 22 ротора.

Ротор (фиг.10, 11, 12) преобразует полученные от лопаток усилия в момент вращения и передает этот момент вращения на редуктор и далее, через выходной вал 6, на потребитель. Он состоит из двух полуроторов 14, соединенных с помощью стягивающих болтов 15 и калиброванных втулок 16. В теле ротора выполнены пазы 17 для лопаток. Та часть ротора, где выполнены пазы для лопаток, принимает непосредственное участие в преобразовании энергии. Она называется рабочим поясом ротора 18. За рабочим поясом следует уплотнительный пояс 19, на котором располагается опорный подшипник 22, ротора, а также элементы уплотнения 23. Далее следует шлицевой пояс 20, на котором располагаются шестерни ротора и эксцентрики насос-форсунок. Оканчивается ротор хвостовиком 21, который вращается в корпусе двигателя. Лопатка (фиг.13) предназначена для передачи усилий ротору, получаемых от давления газов. Она представляет собой прямоугольный параллелепипед, одна из сторон которого является вогнутой цилиндрической поверхностью, полуцилиндром. Эта поверхность находится в постоянном контакте с коронкой и называется контактной пластиной коронки 29. С торцов лопатки закрывают крышки 28. Основанием 24 лопатки может служить любая конструкция, имеющая достаточную жесткость на изгиб и минимальный вес. На чертеже – это конструкция из сваренных в ряд между собой трубчатых элементов. На основе крепятся рабочие пластины 25 из жаропрочного и износостойкого материала. На цилиндрической поверхности лопатки 29 устанавливаются две секции роликов 30, через которые лопатка контактирует с коронкой. Через вырезы 27 в лопатке проходят ножки коронки. Отверстия 31 служат для стяжек 32. В нижней части лопатки имеется опорная пластина 26, в которую входят стяжки. С помощью гаек 34 и контргаек 33 устанавливается необходимый контакт между лопаткой 4 и коронкой 8. Коронка (фиг.14, 15, 16) принимает на себя центробежные силы (фиг.17, 18), действующие на лопатку при вращении ротора, обеспечивает контакт необходимой плотности с внутренней поверхностью статора и оберегает внутреннюю поверхность статора от преждевременного износа, а двигатель от понижения КПД. Коронка состоит из следующих элементов. Коронка 8 – 1 шт. Ножка коронки 35 – 2 шт. Лапка коронки 36 – 2 шт. Стягивающее кольцо 37 – 4 шт. Боковая крышка 38 – 2 шт. Контактная пластина 39 – 1 шт. Маятник коронки 40 – 1 шт. Головка коронки 41 – 1 шт. Стяжка 42 – 3 шт.

Контргайка 43 – 4 шт. Сектор коронки 44 – 2 шт. Гнездо ножки 45 – 4 шт. Ложемент оси маятника 46 – 1 шт. Ось маятника 47 – 1 шт. Накладка 48 – 1 шт. Стопорное кольцо 49 – 4 шт. Винты крепления головки 50 – 12 шт. Коронка 8 своими лапками 36 через сектор коронки 44 упирается в ось 9 преобразователя, расположенную в центре вращения O₁. В гнезда ножек 45, имеющихся на лапках и коронке, вкручиваются ножки коронки 35, имеющие с одной стороны правую, а с другой стороны левую резьбы. Вращением ножки в одну или другую сторону, можно добиться контакта необходимой плотности между коронкой и внутренней поверхностью статора. К коронке с помощью стяжек 42 крепится лопатка. Лопатка и коронка имеют цилиндрические контактные поверхности 39; у лопатки вогнутая, у коронки выпуклая. Для уменьшения силы трения между этими поверхностями расположены цилиндрические ролики 30, соединенные в две секции. В процессе работы, лопатка и коронка при повороте друг относительно друга просто катаются на этих роликах. Маятник коронки 40, к которому относятся стяжки, имеет ось 47, которая поворачивается на своем ложементе 46, расположенном в коронке. Сверху ось закрывается накладкой 48. Венчает коронку головка коронки 41, крепящаяся к ней винтами 51. Все коронки соединяются на оси стягивающими кольцами 37, воспринимающими на себя центробежные силы F_цб, передающиеся им через секторы коронок 44. Стягивающие кольца удерживаются от осевого смещения стопорными кольцами 49. Для уменьшения трения между поверхностями сектора и стягивающего кольца предусмотрены ролики 50.

Нагнетатель может быть любого типа. Нагнетатель обеспечивает продувку воздухом рабочей полости преобразователя от отработанных газов, приготовление рабочей смеси необходимого качества, в необходимых количествах, нагнетание смеси или воздуха в преобразователь энергии в необходимом количестве.

На основании 5 размещаются и крепятся узлы и механизмы двигателя, а также узлы для крепления двигателя в агрегате, в котором этот двигатель будет работать. Шестерни 7 служат для передачи момента вращения с ротора на другие агрегаты и механизмы двигателя, в том числе на выходной вал 6. Выходной вал 6 служит для передачи момента вращения, образующегося в двигателе, потребителю. Потребителем может быть трансмиссия автомобиля, электрический генератор и прочее.

ЦЭРД с внутренним ротором работает следующим образом. Ротор 2 вращается в статоре 1. Ротором служит цилиндр меньшего диаметра, имеющий пазы, расположенные вдоль оси нормально к ней. В пазы ротора вставлены лопатки 4, имеющие возможность двигаться в этих пазах нормально к оси лопатки. Крышки преобразователя 3, внутренняя поверхность цилиндра статора и внешняя поверхность цилиндра ротора образуют полости. В представляемом двигателе четыре полости. При повороте ротора (фиг.1) объем полости изменяется от V=V₀. до V=V₃, и обратно. В преобразователь энергии при нахождении полости в положении IV из смесителя поступает рабочая смесь (такт нагнетания). При повороте ротора от положения IV до положения I, объем полости уменьшится от V=V₄ до V=V₀, – происходит сжатие рабочей смеси (такт сжатия). Когда полость достигает положения I+, происходит воспламенение рабочей смеси. Рабочая смесь зажигается с помощью зажигательного устройства 10. Если в двигателе будет использоваться дизельное топливо, в положении IV полости заполняются воздухом, а в положении I+ впрыскивается горючее. Горючее при соприкосновении со сжатым воздухом воспламеняется. Сжатый газ, полученный в результате воспламенения рабочей смеси, или горючего, воздействует на лопатки. Лопатки вращают ротор. Ротор поворачивается, объем полости увеличивается, давление в полости падает. Происходит рабочий ход. Момент вращения ротора (фиг.6) через шестерни 7 передается на выходной вал 6 двигателя. В положении III в крышках статора предусмотрены выпускные окна, в которые выходят отработанные газы. Когда полость достигнет положения III, происходит выброс продуктов сгорания (выхлоп). Таким образом, получился полный четырехтактный цикл двигателя внутреннего сгорания. И такой цикл проходит каждая из полостей преобразователя за один оборот ротора.

Для эффективного освобождения от отработанных газов и создания условий для вращения ротора (фиг.9) сразу же за выпускным окном 11 расположено продувочное окно 12. Нагнетатель нагнетает воздух в основную магистраль. От этой магистрали ответвляется магистраль продувки, поставляющая воздух в продувочное окно 12. Нагнетаемый в полость воздух создает за выпускным окном зону повышенного давления. Отработанные газы, столкнувшись с этой преградой, не проникают дальше в полость, а подпираемые лопаткой с одной стороны и воздухом под давлением с другой стороны, будут выходить в выпускное окно 11. Давление воздуха в продувочном окне должно быть достаточным, чтобы не допустить проникновения отработанных газов в полость, но и не слишком большим, чтобы в выпускное окно воздуха выходило как можно меньше. С увеличением скорости вращения ротора увеличивается и центробежная сила, действующая на лопатку, а значит, и сила трения между лопаткой и внутренней поверхностью статора, что приводит к преждевременному износу соприкасающихся поверхностей и падению КПД двигателя. Поэтому лопаточные двигатели, несмотря на все их преимущества не находят широкого применения. Чтобы избежать этого явления, в двигателе предусмотрены коронки.

Коронка (фиг.14, 15, 16) – это, в принципе, скоба, опоясывающая лопатку. Своими ножками 35 коронка опирается на ось преобразователя 9 и, прижатая к этой оси стягивающими кольцами 37, вращается на ней. Цилиндрические поверхности контакта 39 между лопаткой и коронкой позволяют поворачиваться им относительно друг друга на необходимый угол (примерно 11°), а с помощью оси маятника 47 и стяжек 32, которые составляют одно целое с осью маятника, достигается необходимая плотность контакта лопатки с коронкой. Размер высоты коронки равен радиусу статора. Коронка ведет лопатку по траектории радиуса статора, обеспечивая всей системе необходимую плотность контакта, не допуская проявления центробежных сил, на увеличении силы трения между системой коронка-лопатка и внутренней поверхностью статора. Стягивающие кольца 37 (фиг.17, 18) объединяют ножки всех коронок. Они принимают на себя все центробежные нагрузки, действующие на лопатку и коронку. Центробежные силы примерно одинаковые и направлены примерно в противоположные стороны. Результирующая сила будет сравнительно небольшой. Она будет действовать на ось статора, закрепленную врастяжку в основании двигателя, и через эту ось – на основание двигателя.

Рассмотрим вариант двигателя, у которого ротором в преобразователе энергии служит цилиндр большего диаметра. Схема двигателя такая же, как и у двигателя с ротором внутри статора. Механизм получения крутящего момента остается тем же (фиг.5): два эксцентрично расположенных один в другом цилиндра различных диаметров 1 и 2 и между их стенками лопатки 4, вращающиеся с одним из цилиндров. То есть двигатель относится к классу ЦЭРДВС, но в представляемом варианте цилиндр меньшего диаметра закрепляется неподвижно и является статором 1, вокруг которого, с центром вращения О₂, вместе с лопатками вращается цилиндр большего диаметра, являющийся ротором 2. В этом случае в коронках нет необходимости, но появилась необходимость в другом элементе лопатки, который можно назвать ползуном.

Преобразователь энергии с наружным ротором может применяться как в качестве составной части ЦЭРДВС, так и в качестве всевозможных насосов и нагнетателей. На фиг.7 изображена схема двигателя, в котором в преобразователе энергии ротором является цилиндр большего размера. Основой двигателя является его основание 5. На нем крепятся все узлы и детали, и при помощи крепежных узлов основания двигатель крепится к агрегату. Преобразователь энергии (фиг.19) состоит из следующих частей: 1 – статор, 2 – ротор, 4 – лопатки, 7 – шестерни ротора, 52 – ползун, 37 – стягивающее кольцо, 10 – форсунка или свеча зажигания.

Статор (фиг.25) – это основание преобразователя, на котором крепятся и вокруг которого вращаются детали преобразователя. Сам статор крепится в основании двигателя.

Статор выполнен в виде полого цилиндра, на котором размещены: крепежный пояс 54, посадочный для крышки (шлицевой) пояс 20, рабочий пояс 18. В теле статора выполнены сквозные канавки, служащие окнами для нагнетания рабочей смеси 13 и окнами для нагнетания воздуха (продувочные окна) 12. В посадочном поясе для крышки имеется шлицевой пояс 20. Этим поясом крышка стопорится на статоре от прокручивания. Внутри статора располагается рубашка охлаждения статора, а также проходят магистрали наддува с рабочей смесью и магистраль продува с воздухом. Таким образом, полости преобразователя заполняются рабочей смесью и продуваются воздухом не только через окна в крышках, но и через окна статора.

Ротор (фиг.21) воспринимает усилия от лопаток, преобразует эти усилия в момент вращения и передает его через шестерни 7 на выходной вал 6 и на другие агрегаты двигателя. Ротор 2 представляет собой полый цилиндр, в котором выполнены прямоугольные отверстия 17 для размещения в них гнезд лопаток. Влево и вправо от лопаток расположены плечи ротора 55, внутренняя поверхность которых является поясом герметизации 20 ротора с крышкой, а на внешней поверхности устанавливаются шестерни ротора 7.

Крышка преобразователя энергии показана на фиг.22. У преобразователя энергии две крышки. Они закрывают с торцов рабочее пространство преобразователя. В крышках выполнены окна для магистралей преобразователя; выпускное окно 11 для выхода отработанных газов, продувочное окно 12, нагнетательное окно 13. Кроме того, в крышках размещаются устройства для зажигания рабочей смеси 10. Крышки герметизируют рабочие пояса преобразователя энергии.

На фиг.24. изображена лопатка в сборе вместе с ползуном. В представленном двигателе их четыре. Лопатка служит для восприятия усилий от сжатого газа и передачи их ротору. Лопатка состоит из основания лопатки 24, ползуна 51, маятника 40, состоящего в свою очередь из стяжек 32 и оси 47, пружин 53 – 2 шт., полки 56, на которой установлен ролик 57. Центробежные силы, действующие на лопатки при вращении ротора, воспринимает стягивающее кольцо 37, закрепленное на ролике одной из лопаток, вращающееся вместе с лопатками. С торцов лопатки закрываются крышками 28.

Ползун 51 является связующим звеном между лопаткой и рабочей поверхностью ротора.

На фиг.23 изображена схема преобразователя с наружным ротором, выходной вал которого через переходник 59, соединенный с ротором шлицевым соединением 58, через опорный подшипник 60 выходит на потребителя. Это схема соединения без использования шестерен, для передачи момента вращения потребителю.

ЦЭРД могут быть как бензиновыми, так и дизельными. Бензиновые двигатели могут быть как карбюраторными, так и двигателями с впрыском топлива. По количеству лопаток – трехлопаточные и далее. По количеству преобразователей – однокамерными и многокамерными. По расположению – с параллельным расположением нагнетателей по отношению к преобразователю и последовательным расположением нагнетателей.

С введением цилиндрического эксцентричного роторного лопаточного преобразователя энергии (ЦЭРЛП), КПД двигателя увеличился, а следовательно, улучшились и экономические показатели. КПД одной лопатки четырехлопаточного ЦЭРД будет больше КПД поршня поршневого двигателя примерно на 14,9%. КПД лопатки трехлопаточного ЦЭРД больше КПД поршня поршневого двигателя на 33,8%. Четырехлопаточный двигатель экономичнее поршневого примерно на 12,6%. Трехлопаточный ЦЭРД экономичнее поршневого двигателя на 25,1%. Введение нагнетателя приводит к увеличению мощности двигателя. Так, трехлопаточный двигатель, имеющий объем камеры сгорания, равный объему камеры сгорания поршневого двигателя в два раза мощнее этого двигателя и гораздо меньше.

Расчеты показывают, что ЦЭРД – самый эффективный двигатель, но все эти преимущества не дадут эффекта из-за того, что центробежные силы, действующие на лопатки, прижимают их к поверхности статора. Это приводит к увеличению сил трения между поверхностями лопатки и статора, в результате чего КПД двигателя уменьшается, а трущиеся поверхности изнашиваются. Этот недостаток лопаточных двигателей сводит на нет все их преимущества, поэтому лопаточные роторные двигатели не находят широкого применения. Однако введение коронок приведет к нейтрализации действия центробежных сил. К понижению потерь на трение приведет применение роликов в месте контактов коронки с лопаткой и сектора коронки со стягивающим кольцом. Эти конструктивные нововведения позволят полностью воспользоваться преимуществами ЦЭРД и приведут и к увеличению КПД, и к повышению экономичности двигателя.

Формула изобретения

1. Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий нагнетатель и преобразователь энергии, выполненный в виде цилиндра статора, в котором эксцентрично расположен цилиндр ротора с пазами, в которые вставлены лопатки, отличающийся тем, что он снабжен коронками, стянутыми стяжками с лопатками, при этом лопатки и коронки имеют цилиндрические контактные поверхности с возможностью поворота друг относительно друга, коронки имеют ножки с лапками и сектором, посредством которых коронка опирается на ось статора, закрепленную в центре цилиндра статора, и вращается на оси, причем все коронки объединены на оси статора стягивающими кольцами, воспринимающими центробежные силы, передающиеся им через секторы.

2. Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что ножки коронки проходят через вырезы в лопатке.

3. Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что ножки коронок имеют с одной стороны правую, а с другой стороны левую резьбу для достижения контакта необходимой плотности коронки с внутренней поверхностью статора за счет поворота ножки.

4. Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что для уменьшения трения между контактными поверхностями лопатки и коронки расположены цилиндрические ролики.

5. Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий нагнетатель и преобразователь энергии, выполненный в виде закрепленного неподвижно цилиндра статора, вокруг которого вращается расположенный эксцентрично статору цилиндр ротора с лопатками, выполненными в виде ползунов, отличающийся тем, что лопатки снабжены стяжками, осями, пружинами и полками, на которых установлен ролик, при этом двигатель снабжен вращающимся вместе с лопатками стягивающим кольцом, закрепленным на ролике одной из лопаток и воспринимающим действующие на лопатки при вращении ротора центробежные силы.

6. Цилиндрический эксцентричный роторный двигатель по п.5, отличающийся тем, что статор имеет посадочные шлицевые пояса, стопорящие крышки на статоре от проворачивания.

7. Роторный двигатель по п.5, отличающийся тем, что в крышках установлены устройства для зажигания рабочей смеси.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.08.2008

Извещение опубликовано: 10.07.2010 БИ: 19/2010

NF4A – Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.07.2010

Извещение опубликовано: 27.07.2010 БИ: 21/2010