початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

РОТОРНИЙ Двигуни внутрішнього згоряння
КОНСТРУКЦІЇ МАКАРОВА

Юрій Макаров

Залиште коментар

Номер публікації патенту: 2143079
Реєстраційний номер заявки: 98103181

Створювався в плані подальшого розвитку і вдосконалення конструкцій двигунів внутрішнього згоряння взагалі і роторно - поршневого двигуна конструкції Ванкеля зокрема, який можна прийняти в якості аналога, як найбільш близький по конструкції.

Двигун призначений для використання в усіх видах наземного і водного транспорту, легкомоторної авіації та стаціонарних силових установках. При проектуванні двигуна, за основу було взято принципи пневмо-двигуна і пластинчастого гідравлічного насоса високого тиску. Об'єднавши які в одній конструкції і вдалося отримати новий двигун.

У розглянутій конструкції відсутні кривошипно-шатунний, поршневий і газорозподільний механізми. А робочий орган, ротор, має абсолютно круглу форму і рівномірно обертається навколо своєї осі, чим і досягається хороша врівноваженість всього агрегату. При цьому одного повного обороту ротора відповідає один оборот валу, а не три, як в двигуні Ванкеля. Причому крутний момент на валу створюється шляхом застосування енергії розширюються газів до робочих пластин, розташованим в радіальних пазах по периметру ротора. За рахунок чого прикладається сила спрямована по дотичній до ротора, а плече прикладання сили, постійно перевищує його радіус. При цьому внутрішня поверхня ротора може використовуватися в якості відцентрового нагнітача робочої суміші, за рахунок чого досягається надлишковий тиск на всмоктуванні, а й додаткове охолодження і подача мастила до робочих пластин, ротора і його підшипниковому вузлу.

Завдяки відсутності в двигуні газорозподільного механізму, використання ротора як відцентрового нагнітача і постійного перебування в фазі всмоктування декількох робочих порожнин ми повністю виключаємо шкідливу пульсацію потоку паливної суміші. А в зв'язку з надмірністю тиску на всмоктуванні, можливості регулювання тривалості цього такту в необхідних межах, отримуємо стабільно високі показники наповнення, а отже крутного моменту і потужності у всьому діапазоні робочих оборотів двигуна.

Для досягнення таких результатів розглянутий двигун втілив в собі тільки кращі сторони поршневого, роторно - поршневого і газотурбінного двигунів. А застосувавши нові технічні рішення вдалося значно розширити діапазон вирішених проблем, що стоять в даний час перед двигунами внутрішнього згоряння. В тому числі:

1. використовувати логічне, що не суперечливий загальний принцип побудови і роботи двигуна;

2. створити двигун не має деталей, що здійснюють зворотно-поступальні рухи і жорстко пов'язаних з робочим органом;

3. для досягнення високого крутного моменту в широкому діапазоні оборотів двигуна, забезпечити управління тривалістю тактів всмоктування і робочого ходу в необхідних межах;

4. з метою підвищення економічності двигуна при часткових навантаженнях, забезпечити наявність механізму плавного зміни робочого об'єму в необхідних межах, без зміни ступеня стиснення;

5. з метою поліпшення наповнення робочих порожнин свіжої паливно - повітряною сумішшю, використовувати внутрішню поверхню робочого органу, ротора, як відцентрового нагнітача.

6. для забезпечення оптимального процесу горіння робочої суміші, і відповідно зниження токсичності відпрацьованих газів, забезпечити необхідну траєкторію розширення продуктів згоряння під час тактів робочого ходу і випуску проходять в активному середовищі каталізатора (опція);

7. з метою підвищення коефіцієнта корисної дії і співвідношення потужність / маса, забезпечити чотири повних такту - всмоктування, стиск, робочий хід і випуск, за один оборот валу при мінімальних габаритах і масі двигуна;

8. забезпечити максимальну простоту конструкції при невеликій кількості деталей. А та простоту виготовлення і складання двигуна;

Зовнішній вигляд, внутрішній устрій і принцип дії двигуна представлені на кресленнях 1-4:

Мал. 1 Внутрішній устрій двигуна. Розріз по площині роз'єму корпус-передня кришка. Мал. 2 Двигун, вид спереду. Мал. 3 Принцип передачі крутного моменту при зміні робочого об'єму двигуна. Мал. 4 Внутрішній устрій двигуна. Вид збоку. Розглянутий двигун складається з трьох основних частин. Корпуси (1) з робочою порожниною і випускним колектором (2). Ротора (3) з робочими пластинами (4). Передньої кришки двигуна (5) з розташованими на ній всмоктуючим колектором (6), механізмами регулювання тривалості фаз всмоктування (7) і випуску (8) (опції), а й механізмом плавного зміни робочого об'єму двигуна (опція) - деталі (9,10 , 11). Корпус є основною і найбільшою деталлю двигуна. Його овальна в плані форма, зумовлена внутрішньою робочою порожниною, утвореної двома напівсферами, які формують робочі такти двигуна.

Форма півсфер може бути різною і залежить від характеристик які необхідно отримати від двигуна в кожному конкретному випадку. Півсфера в якій проходять такти робочого ходу і випуску, плавно переходить в випускний колектор, і є частиною корпусу. Всмоктування робочої суміші відбувається в протилежному півсфері і здійснюється через всмоктуючий колектор, розташований в передній кришці двигуна. У передній частині корпусу двигуна - в робочій порожнині, розташовується робочий орган ротор з радіально розташованими "плаваючими" робочими пластинами. У задній частині корпусу, за ротором, розташований одноступінчатий шестерний редуктор, що дозволяє під час роботи двигуна безперервно передавати основний потік крутного моменту, що розвивається робочим органом на вихідний вал двигуна, незалежно від вертикальних переміщень ротора і ведучого вала при зміні робочого об'єму двигуна. При цьому провідна шестерня (12) розташована на осі ротора (13) переміщається по траєкторії з радіусом R, рівним відстані між осями ротора і вихідного вала двигуна (14). Обкативая ведену шестерню (15) розташовану на вихідному валу двигуна по діаметру її ділильної окружності. Відповідну траєкторію переміщення задає вузол зміни робочого об'єму, бічні суміжні боку втулок (9 і 11) якого оброблені з кривизною відповідних радіусів.

Це ж пристрій, при відповідному підборі діаметрів шестерень редуктора, витримує постійної ступінь стиснення при зміні робочого об'єму двигуна. Так як при переміщенні осі ведучої шестерні від положення відповідає мінімальному робочому об'єму при збігу горизонтальних осей шестерні і колеса до максимального, по траєкторії радіуса R, вона робить не тільки вертикальне, але і горизонтальне переміщення, збільшуючи тим самим обсяг камери згоряння в момент максимального стиснення.

Основний робочий орган двигуна - ротор, має круглу форму і рівномірно обертається навколо своєї осі, за рахунок чого досягається гарна врівноваженість двигуна. При цьому ротор, який має відносно великий діаметр, використовується не тільки як робочий орган і відцентровий нагнітач, а додатково виконує роль маховика.

Всмоктування, стиск робочої суміші, робочий хід і випуск відпрацьованих газів, відбувається за рахунок обкатування "плаваючими" робочими пластинами радіально розташованими в роторі, внутрішніх поверхонь півсфер робочої порожнини корпусу.

У першій півсфері протікають такти всмоктування і стиснення робочої суміші. При цьому паливна суміш подається через отвір в передній кришці і потрапляє в порожнину направляючої втулки (11). Звідки відсмоктується обертовим ротором попутно охолоджуючи і змащуючи підшипниковий вузол, робочі пластини і сам ротор. І тільки після цього під надлишковим тиском нагнітається в усмоктувальний колектор. Для оптимального протікання процесу, тривалість такту всмоктування регулюється в необхідних межах пластинчастим шибером, розташованим на передній кришці двигуна і регулює довжину всмоктуючого колектора.

Після проходження стислій робочої суміші повз свічок запалювання (16), відбувається її займання, а далі в другій півсфері - розширення - робочий хід і випуск.

Для забезпечення кращого займання стислій робочої суміші, а й оптимального протікання процесу горіння і отримання мінімальних показників токсичності вихлопних газів, вся поверхня другої півсфери, включаючи випускний колектор, може бути покрита шаром каталізатора. Таким чином, весь процес горіння вперше протікає в активному середовищі каталізатора. При цьому енергія розширюються газів впливає на робочу пластину, створюючи через неї крутний момент, що прикладається до ротора.

Після проходження пластиною початковій кромки випускного колектора утвореної спеціальним шибером, що регулює початок такту випуску, відпрацьовані гази починають прориватися через колектор в зону вихлопу, продовжуючи таким чином впливати на робочу пластину до кінця такту випуску, але вже за принципом газотурбінного двигуна.

Передня кришка є найбільш складною і разом з тим несе деталлю двигуна. На ній розташовані усмоктувальний колектор, шибери систем регулювання тривалості тактів всмоктування, випуску, а так же вузол зміни робочого об'єму двигуна, об'єднаний з єдиним підшипниковий вузлом консольно закріпленого в ньому ротора. Передня частина вала (13) розташована в підшипниковому вузлі, виконує функції несучого елемента ротора, і передає крутний момент лише для приводу допоміжних агрегатів (помпа, генератор ..., закріплених зовні на передній кришці) і обертається в двох підшипниках кочення (17) розташованих в рухомий втулці (9) механізму зміни робочого об'єму. Рухома втулка в свою чергу за допомогою двох ексцентриків (10) разом з підшипниковий вузлом, валом і ротором, може переміщатися в певних межах всередині направляючої втулки (11) тим самим змінюючи в заданих межах обсяг заповнюється свіжою паливною сумішшю (зміна робочого об'єму двигуна). Разом з кришкою (18) вузла зміни робочого об'єму двигуна, вся конструкція утворює один загальний і компактний блок: передня кришка - ротор.

Для забезпечення необхідної компресії, а й поділу робочих сегментів ротора знаходяться в різних робочих тактах, необхідно надійне ущільнення між ними, що забезпечує робочими пластинами спеціальної форми.

Основне зусилля ущільнення створюється за рахунок відцентрової сили діючої на пластини і виникає при обертанні ротора з робочими оборотами.

При обертанні ротора зі швидкістю не забезпечує створення необхідної відцентрової сили, наприклад при запуску двигуна, необхідне зусилля ущільнення створюється плоскою спіральної пружиною повторює траєкторію руху робочих пластин і вставляється всередину ротора. При цьому для запобігання від провертання, один кінець пружини закріплений за передню кришку корпусу, а другий, внутрішній вільний. Завдяки чому пружина постійно знаходиться в робочому стані і поступово розсовуючи компенсує знос робочих пластин.

В даному описі схематично відображені всі можливості, закладені в конструкцію двигуна. А такі його функції, як використання ротора як нагнітача, зміна робочого об'єму і тривалості фаз газорозподілу є опціями і демонструють додаткові можливості конструкції.
і краща інша система харчування двигуна, коли форсунка буде розташовуватися на корпусі в районі свічок запалювання, забезпечуючи таким чином систему безпосереднього вприскування палива.

Увага! Буду радий отримати рецензії на мою розробку і конструктивні пропозиції, в тому числі про взаємовигідну співпрацю.

Версія для друку
Автор: Юрій Макаров
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 03.10.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів