Двигатель внутреннего сгорания "нормас-мх-12"
Полезная модель относится к области энергомашиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), оснащенная средствами, которые улучшают преобразование тепловой энергии. Двигатель включает: общий неподвижный корпус (12), один пустотелый вал отбора мощности (10), не менее два наклонных цилиндра (1) с поршнем (3) в каждом цилиндре, кривошипно-шатунные механизмы (КШМ) с шатунами (4), сочлененные через шаровой шарнир (2) с поршнями (3), имеющих полусферическое днище, при этом ДВС содержит встроенный в общий неподвижный корпус вдоль горизонтальной оси и размещенный между цилиндрами (14) трехвальный ротор (8) с четырьмя пустотелыми вращающими элементами, причем два вращающих элемента ротора расположены соосно и последовательно друг за другом, а между ними расположена неподвижная перегородка с отверствием под вал, центральная ось вращения ротора совпадает с осью вращения вала отбора мощности и на котором, в свою очередь, неподвижно соосно дополнительно закреплены элементы шаровых кранов (14) и пустотелые, хотя и толстотелые, шаровой формы устройства (6), которые, являясь одновременно элементами вала отбора мощности (10), при определенных углах поворота вала отбора мощности становятся то частью клиновой камеры сгорания (13) каждого цилиндра, воспринимающей направленное давление от расширения рабочего тела, причем именно с самого начало протекания каждого рабочего цикла, затем вытеснителями (6) части выхлопных газов из этих цилиндров (1) и также газораспределительными устройствами при продувке и наполнении топливной смесью цилиндров (1). Технический результат заключается в более эффективном преобразовании тепловой энергии от сжигания топливной смеси в механическую работу, повышении удельной мощности ДВС при аналогичном расходе топлива, улучшении продувки цилиндров (1), причем после каждого рабочего цикла и снижении шума.
Полезная модель относится к энергомашиностроению, в частности к объемным двигателям внутреннего сгорания (ДВС), оснащенных устройствами, которые улучшают преобразование тепловой энергии и может быть использовано в качестве стационарной или транспортной силовой установки, а при наличии встроенной обмотки в районе движущихся частей двигателя является и источником электрической энергии т.е. - генератором, а при определенных небольших изменениях в конструкции возможен переход работы в режим компрессора-устройства для создания избыточного давления рабочего тела или детандера-устройства для редукции давления рабочего тела.
Уровень техники.
Из патента RU 2168046 С2, опубл. 27.05.2001 известна силовая установка, содержащая поршневой ДВС, паровую поршневую машину, связанные механически в силовой агрегат, и утилизационную часть, преобразующую тепловые потери ДВС в пар для паровой поршневой машины. При этом в силовом агрегате суммируется механическая энергия, полученная от поршней ДВС и паровой машины в форме возвратно-поступательного движения и передается далее через промежуточное устройство или непосредственно потребителю.
Известны и силовые установки, использующие теплоту отработанных газов для работы двигателя, мощность которого используется для привода генератора, вырабатывающего электроэнергию - заявка SU 200602605 62 А1, опубл. 23.11.2006 г.
Близким аналогом представленной полезной модели является и силовой агрегат, в котором турбина продолженного расширения связана с выходным валом V-образного поршневого ДВС с помощью планетарного механизма, раскрытый в патенте RU 2117170 С1, опубл. 10.08.1998.
Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, одну пару цилиндров с возвратно-поступально движущимися поршнями и головку, в которой размещен, по меньшей мере, один периодически сообщающийся с цилиндрами газораспределительный цилиндрический золотник, снабженный общей для обоих цилиндров камерой сгорания и кинематически связанный с коленчатым валом двигателя (авт. свид. 
828780, кл. F02B 41/02, опуб. 07.04.82 г.). Выполнение цилиндров разного объема и смещение кривошипа коленвала цилиндра меньшего объема в сторону опережения по ходу вращения на 9-72* относительно кривошипа цилиндра большего объема увеличивает параметры ДВС за счет продолженного расширения продуктов сгорания.
Данное устройство по некоторым сходным признакам наиболее близко к предлагаемому и принято за прототип.
Недостатком известного ДВС является то, что он выполнен по традиционной схеме (наличие рабочих и дополнительных поршней, кривошипно-шатунных механизмов) с совмещенным термодинамическим циклом, это не позволяет полностью наиболее направленно реализовать преимущества, которые предоставляет использование ДВС с различными типами роторов и разделенным термическим циклом.
Следует также отметить, что как работоспособный тепловозный дизель 2Д100 со встречно-движущими поршнями так и уже современный двигатель компании EcoMotors OPOS - ЕМ100, содержащий два оппозиционно расположенных и встречно - движущимися поршнями с шатунными тягами и механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение одного коленчатого вала в изготовлении достаточны сложны.
Также недостатком вышеприведенных прототипов являются и их увеличенные габариты, сложность передачи вращающего момента к выходному валу, порой с применением дорогостоящих редукторов, ограниченная удельная мощность ДВС, неполная очистка цилиндров во время такта выпуска и шумность работы.
Немаловажными отличительными признаками вышеприведенных двигателях от предлагаемого в основном является то, что давление от расширяющихся газов в цилиндрах воспринимается, как правило, только поршнями, совершающим полезную работу.
Раскрытие полезной модели.
Технической задачей при разработке полезной модели выбраны критерии, которые при всегда большем крутящем моменте на валу отбора мощности обеспечат надежность, простоту и компактность конструкции, при малом числе составляющих компонентов - высокую наработанную технологичность сборки и легкость ремонта, имеющую при этом высокую удельную мощность, сниженные массо-габаритные показатели и обеспечивающего максимальное преобразование тепловой энергии от сгораемого топлива в механическую работу, имея при этом необходимый диапазон экологичности.
Крутящий момент - это сила, умноженная на плечо ее приложения, который создает главный рабочий орган двигателя и передает ее на вал отбора мощности двигателя, является важнейшим динамическим показателем и характеризует тяговые возможности двигателя. Понятно, что крутящий момент создается не постоянно, а только в период действия этой силы, то есть во время и после рабочего хода, конечно, если продолжается действие данной сила.
В тепловых двигателях преобразующих давление от продуктов сгорания в механическую работу невозможно достичь максимальный крутящий момент, не обеспечивая постепенное увеличение площади движущих элементов двигателя, воспринимающих попутное давление от продуктов сгорания. Данное заключение легко видно из известной формулы крутящего момента
где: Р - давление, F - активная площадь, R-радиус действия силы, из которой следует, что идеальный механизм преобразования силы от давления при сгорании рабочего тела во вращательное движение коленчатого вала обеспечиваться за счет необходимого роста активной площади F, через которую передается усилие на коленчатый вал или за счет растущего радиуса R приложения силы, что и обеспечит максимально возможный Mкр., причем после каждого рабочего цикла двигателя. Данное утверждение предопределило и конструкцию названного двигателя, как двигателя, содержащего в неподвижном корпусе не менее двух наклонных цилиндров, когда при определенном угле поворота вала отбора мощности частью камер сгорания является конструкция вращающих пустотелых, хотя и толстотелых, вытеснителей, дополнительно соосно смонтированных на валу отбора мощности и где вышеперечисленное утверждение реализуется наиболее полно.
В основу полезной модели поставлена техническая задача повышения эффективности работы двигателя, за счет введения новых элементов конструкции и создания новых связей между существующими элементами конструкции, которая позволила осуществить не только более полное удаление продуктов сгорания из цилиндров, а также реализовать их продолженное расширение в роторе, причем после каждого рабочего цикла. Причем продолженное расширение в роторе происходит при увеличении активной площади движущих элементов конструкции и радиуса действия сил, воспринимающих давление выхлопных газов, что в конечном итоге увеличивает крутящий момент Mкр. на одном валу отбора мощности двигателя и стало быть мощность Р так как
где n - частота вращения вала.
Увеличение мощности двигателя происходит разными способами. Самый «примитивный» - увеличение рабочего объема цилиндра отжил себя. Увеличение максимального числа оборотов позволяет лишь временно увеличивать мощность без серьезного изменения крутящего момента. Изменение фаз газораспределения увеличивает крутящий момент, за счет их временного сдвига в зону «нужных» оборотов. Применение турбо- или механического наддува, также как и самый изощренный способ -возможность изменения степени сжатия бесспорно приводит к увеличению крутящего момента в двигателях, конечно при этом с равным рабочим объемом цилиндров. Поставленная техническая задача предопределило и выбор двухтактного ДВС, где создаваемое усилие приходится на каждый второй ход.
Названная полезная модель ДВС - одна из разновидностей тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики и из которых видно, что термический к.п.д. увеличивается вместе с увеличением степени сжатия или степени расширения рабочих газов в цилиндре. Поразительный результат достигается простыми средствами, когда технически вообщем-то несложно уменьшить объем камеры сгорания и добиться уменьшение температуры выхлопных газов на выходе из цилиндра двигателя, причем при этом достигается и уменьшении удельного расхода горючего на 1 л.с.
Решением поставленной технической задачи является ДВС, включающий: общий неподвижный корпус, один пустотелый вал отбора мощности, не менее два наклонных цилиндра с одним поршнем в каждом цилиндре, кривошипно-шатунные механизмы (КШМ) с шатунами, сочлененные через шаровой шарнир с поршнями, имеющих полусферическое днище, при этом ДВС содержит встроенный в общий неподвижный корпус вдоль горизонтальной оси и размещенный между цилиндрами трехвальный ротор с четырьмя пустотелыми вращающими элементами, причем два вращающих элемента ротора расположены соосно и последовательно друг за другом, а между ними расположена неподвижная перегородка с отверствием под вал, центральная ось вращения ротора совпадает с осью вращения вала отбора мощности и на котором, в свою очередь, неподвижно соосно дополнительно закреплены элементы шаровых кранов и пустотелые, хотя и толстотелые, шаровой формы устройства, которые, являясь одновременно элементами вала отбора мощности, при определенных углах поворота вала отбора мощности становятся, то частью клиновой камеры сгорания каждого цилиндра, воспринимающей направленное давление от расширения рабочего тела, причем именно с самого начало протекания каждого рабочего цикла, затем вытеснителями части выхлопных газов из этих цилиндров и также газораспределительными устройствами при продувке и наполнении топливной смесью цилиндров.
Также в заявленном ДВС могут быть применены деаксиальные кривошипно-шатунные механизмы.
Также в ДВС, из закономерностей геометрического построения, могут быть использованы следующие основные величины КШМ: длина шатуна L=47 ед., ход поршня S=37 ед., диаметр поршня D=37 ед.
Технический результат при использовании заявленной полезной модели ДВС заключается в более эффективном и направленном преобразовании тепловой энергии от сжигания топливной смеси в механическую работу, повышении удельной мощности ДВС при аналогичном расходе топлива, улучшении продувки цилиндров, причем после каждого рабочего цикла, увеличение степени расширения выхлопных газов и снижении шума.
По устройству, принципу действия и по типу используемого топлива, с целью максимальной эффективности более целесообразно использовать заявленную полезную модель ДВС как двухтактный, газодизельный двигатель - где одна из порций топливной смеси приготавливается как в одной из разновидностей газовых и дизельных ДВС. Предпочтение отдается дизельному варианту с форсунками (на фиг.1 нанесена под 5), так как отличительной особенностью дизеля является впрыск топливной смеси растянутый по времени относительно угла поворота, а значит и максимальное давление в цилиндре находится в наиболее благоприятном положении для создания максимального крутящего момента.
Близкий аналог конструкции ротора, применяемого в данном случае, - это ротационный счетчик газа марки PTK-Ex с двумя восьмиобразными роторами. Данная конструкция ротора применяется и в конструкции двухмоторных сухих механических насосах серии ДВН или, как их часто называют за рубежом, насосы Рута, в рабочей камере такого насоса навстречу друг другу синхронно вращаются две восьмеркообразные лопасти, обеспечивая высокую производительность насоса, причем при этом между корпусом и лопастями выдерживаются зазоры порядка десятых долей миллиметров и почти полностью отсутствует трение.
В названном ДВС четко совпадают и направления синхронного вращений КШМ, валов ротора, а также вектор направления действия результирующих сил от расширения газов в цилиндрах и продолженного расширения в роторе.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 представлена кинематическая схема и послойный разрез ДВС «НОРМАС-МХ-12» с одним валом отбора мощности. Точка «А» лежит на левой оси вращения, которая является одновременно и осью вращения левого коленчатого вала и осью вращения левого вращающего элемента ротора (8). Точка «С» лежит на правой оси вращения, которая является одновременно и осью вращения правого коленчатого вала и осью вращения правого вращающего элемента ротора (8). Между наклонными к горизонтальной оси левым ближним и правым дальним цилиндром (2), вдоль горизонтальной оси с центральной точкой «Б» расположен трехвальный ротор (8). Все четыре вращающиеся пустотелые элемента ротора (8) неподвижно закреплены на трех валах, причем на центральном валу неподвижно соосно закреплены два вращающих элемента, между которыми в районе с точками «В» и «Д» размещена неподвижная перегородка корпуса с отверствием под вал. Причем у крайних (левого и правого) вращающих элементов и валов ротора направления вращения всегда совпадает и всегда противоположны центральному валу, на котором кроме двух вращающих элементов ротора также неподвижно закреплены и два устройства, шаровой формы, названные вытеснителями (6).
Двигатель включает: общий неподвижный корпус (12), один пустотелый вал отбора мощности (10), не менее два наклонных цилиндра (1) с поршнем (3) в каждом цилиндре, кривошипно-шатунные механизмы (КШМ) с шатунами (4), сочлененные через шаровой шарнир (2) с поршнями (3), имеющих полусферическое днище, при этом ДВС содержит встроенный в общий неподвижный корпус вдоль горизонтальной оси и размещенный между цилиндрами (1) трехвальный ротор (8) с четырьмя пустотелыми вращающими элементами, причем два вращающих элемента ротора расположены соосно и последовательно друг за другом, а между ними расположена неподвижная перегородка с отверствием под вал, центральная ось вращения ротора совпадает с осью вращения вала отбора мощности и на котором, в свою очередь, неподвижно соосно дополнительно закреплены элементы шаровых кранов (14) и пустотелые, хотя и толстотелые, шаровой формы устройства (6), которые, являясь одновременно элементами вала отбора мощности (10), при определенных углах поворота вала отбора мощности становятся, то частью клиновой камеры сгорания (13) каждого цилиндра, воспринимающей направленное давление от расширения рабочего тела, причем именно с самого начало протекания каждого рабочего цикла, затем вытеснителями (6) части выхлопных газов из этих цилиндров и также газораспределительными устройствами при продувке и наполнении топливной смесью цилиндров.
Очень важным в конструкции названного двигателя, когда достигается оптимально-максимальный результирующий крутящий момент Mкр. составляет подбор размеров и соотношений чисто геометрических параметров - составляющих F и R в формуле (1), которые вытекают из просто необходимого построения оптимальных точек сопряжения движущих и вращающихся элементов двигателя, кстати, и степень сжатия (расширения) также является величиной чисто геометрической.
Для максимально полной реализации превращения химической энергии от сгорания топливной смеси в механическую работу, а также для последующего расчета толщины вращающих элементов ротора (8), которые в конечном счете и предопределяют параметры продолженного расширения, просто необходимо построение оптимальных геометрических контуров и точек сопряжения, заключающееся в следующем:
- построение начинается с центра координатной оси, которая совпадает с точкой «Б» на оси вращения вала отбора мощности двигателя и при этом также является осью вращения двух вращающих элементов трехвального ротора (8) и двух вытеснителей (6);
- точки «А» и «С» находятся на расстоянии 100 ед. влево и вправо от центра вала отбора мощности (12) и совпадают с осью валов, на которых неподвижно закреплены по одному вращающему элементу ротора (8), причем все четыре вращающие элемента ротора (8) имеют одинаковые размеры и восьмиобразную форму;
- для вертикальной оси характерно симметричное расположение точек «а» и «в» на расстоянии 73 ед. вверх и вниз от оси вала отбора мощности с центром в точке «Б» и которые в свою очередь являются точками сопряжения вращающих элементов ротора (8) и корпуса (12) ДВС;
- аналогично, точки «n» и «m» находятся на расстоянии 175 ед. влево и вправо от центра вала отбора мощности по горизонтальной оси и являются точками сопряжения вращающих элементов ротора (8) и корпуса (12) ДВС;
- точками сопряжения для элементов каждого вращающего вытеснителя и корпуса ДВС являются точки «n» и «m», которые находятся на расстоянии 50 ед. вверх и вниз от центра вала отбора мощности;
- точки «е», «f», «k» и «r» являются точками сопряжения вращающих элементов ротора и корпуса ДВС, причем все находятся на равноудаленном расстоянии от ближайших точек центральных осей «А», «Б», «С», причем расстояние между данными точками по вертикали равно 110 ед., а по горизонтали -100 ед.
Вышеперечисленные координаты точек позволяют в дальнейшем при проектировании, не нарушая общую концепцию построения, для увеличения мощности или выходного крутящего момента размещать соразмерные блоки и одинаковые модули не только в горизонтальной плоскости, как в обычных двигателях, но и в вертикальной плоскости, причем ключевые точки построения и привязки остаются прежними, как впрочем, и основные размеры КШМ и ротора (8).
Вышеперечисленное сочетание точек сопряжения ротора (8), как и основные величины КШМ в названном двигателе вытекают исключительно из закономерностей геометрического построения и составляют следующие величины основных размеров КШМ: длина шатуна L=47 ед., ход поршня S=37 ед., диаметр поршня D=37 ед., при этом радиус кривошипа составляет R=18,5 ед. Сочленение шатуна (4) с поршнем (3) производится с помощью шарового шарнира (2), это позволяет снизить механические потери на трение и сводит к минимуму износ частей кривошипно-шатунного механизма, при этом отпадает необходимость в сложной системе смазки.
Конструкции воздухозаборных устройств (9) и картеров ДВС соединены (на фиг.2 показаны условно) с пустотелыми полостями вала отбора мощности (10), являясь своеобразным узлом, где происходит регулирование процесса забора, промежуточное сжатие воздуха, а также финишируется приготовление, распределение и поэтапная подача необходимых компонентов продувки или рабочей смеси.
Конструкция и расчетные размеры встроенного ротора (8) помогают двигателю, после предшествующего расчетного перемещения продуктов сгорания в роторе (аналогия дымососа), начинать продувку цилиндров (1) новой порцией воздуха с небольшой задержкой от еще незаконченного процесса выхлопа с избыточным давлением и желательно с большой относительной влажностью - это дает возможность закончиться раньше всем неравновесным процессам сгорания и снизить на порядок концентрацию вредных веществ в выхлопе, причем при этом, эффективно решаются и вопросы интенсивного теплообмена элементов и вала отбора мощности двигателя. Заметим, что в названном двигателе осуществляется прямоточная продувка цилиндров - это когда свежая порция воздуха движется в одном направлении с продуктами сгорания, при этом намного лучше обеспечивается очистка цилиндра и теплосъем со стенок цилиндра излишнего тепла.
Осуществление полезной модели.
Работа названного двигателя осуществляется следующим образом. Вначале, когда поршни в цилиндрах немного не доходят до своих мертвых нижних точек (НМТ), вытеснители (6) своей выступающей частью продолжают вытеснять часть объема выхлопных газов тем самым временно увеличивая давление выхлопных газов, при котором более длительно и при большем давлении совершается расширение в цилиндрах и продолженное расширение в роторе (8) и увеличивается степень расширения, а значит и термический к.п.д. Конструкция, расчетная форма и наличие перепускных каналов (на фиг.1 и 2 не показаны) вытеснителей позволяет также более эффективнее и направленно разделять термический цикл в ДВС и роторе. Когда вал отбора мощности поворачивается еще на определенный угол, вытеснители (6) соединяют пустотелую полость вала отбора мощности (10) с полостью цилиндров (1), и когда воздух проходит через открывшиеся шаровые краны (14), начинается продувка свежей порцией воздуха цилиндров (1), при этом также осуществляется и теплосъем излишнего тепла со стенок цилиндров, деталей шатунно-поршневой группы и с элементов вала отбора мощности (10). После прохождения своих мертвых точек поршнями (3) начинается процесс наполнения цилиндров, а когда закрываются выпускные окна (7) на цилиндрах (1) начинается процесс сжатия.
В названном ДВС дополнительно смонтированные на валу отбора мощности пустотелые вытеснители (6) турболизируют (интенсивно перемешивают) рабочее тело в момент воспламенении, что повышает скорость и полноту сгорания, препятствует распространению детонации, более продолжительнее протекает процесс расширения рабочего тела, причем расширение протекает как во время так и после каждого рабочего цикла, при этом в отличии от вышеприведенных прототипов увеличивается действие и радиус приложения результирующих сил, а значит и увеличивается крутящий момент на валу отбора мощности.
Полезная модель двухцилиндрового двигателя работает по двухтактному циклу, то есть за один оборот коленчатого вала происходит наполнение цилиндра воздухом или горючей смесью, сжатие ее поршнем, сгорание смеси и последующее ее расширение. Оба поршня в цилиндрах (14) одновременно совершают рабочий ход, а затем они открывают свои окна выпуска - данная последовательность процессов в основном и совпадает в близких аналогах вышеприведенных двигателей.
Рабочий ход (такт расширения) начинает под давлением расширяющихся газов сгоревшей топливной смеси. Клиновая форма камеры сгорания способствует высокой детонационной стойкости проходящего процесса сгорания и увеличивает топливную экономичность двигателя. При этом поршни через шатуны максимально эффективно преобразовывает тепловую энергию от сгорания во вращательную энергию коленчатых валов с помощью деаксиального кривошипно-шатунных механизмов (КШМ).
На фиг.1 хорошо видно, что как форма так и направленность скоса, которые имеется на каждом вытеснителе (6), как впрочем, и форма днища поршней (3) неслучаен и продиктован исключительно точками геометрического сопряжения при вращении элементов ДВС. Особо следует отметить, что во время расширения рабочего тела в цилиндрах названного ДВС непосредственно на валу отбора мощности реально создается дополнительный крутящий момент, который создается от сил, действующих на активные поверхности вала отбора мощности и которые одновременно являются частью камеры сгорания цилиндров. Причем данные силы, воспринимают максимальное давление от расширения рабочего тела, которые достигаются именно в самом начале протекание рабочего цикла, действуют четко по направлению вращения вала отбора мощности и средний радиус действие данных сил, всегда больше, чем радиус кривошипа К=18,5 ед.
С учетом также расположения точек геометрического сопряжения, определивших основные размеры кривошипно-шатунного механизма и ротора (8), определено, что воспламенение горючей смеси происходит в сегменте угла поворота вала от вертикальной оси в районе угла 31*-36*, в противном случае суммарное усилие, возникшее при перемещении поршней, не столько преобразуется в механическую работу вращения вала отбора мощности, потому что составляющая R в формуле (1) очень мала, а лишь приводит к максимальным нагрузкам элементов шатунно-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма и потерям, а значит и к тепловым перегрузкам конструкции. Для того, чтобы сгладить негативные моменты от приложения максимальных усилий после воспламенения горючей смеси, в кинематике названного двигателя предпочтение отдается дезаксиальному КШМ с углом дезаксажа е=18*, величина которого также вытекает из вышеприведенного геометрического построения точек сопряжения.
Сила давления расширяющихся газов на поршень раскладывается на «полезную» составляющую силу, действующую вдоль шатуна (4) и обеспечивающую крутящий момент на коленчатый вал, и «вредную», направленную перпендикулярно оси цилиндра и прижимающую поршень к стенке. Чтобы уменьшить «вредную» составляющую нижняя часть поршней через шаровой шарнир (2) сочленена с качающейся частью шатуна (4). Введение в конструкцию шатунно-поршневого узла шаровых шарниров (2) реально снизило механические потери в КШМ названного двигателя на трение, за счет почти полного исключения реакции шатуна (4), прижимающую поршень к стенке цилиндра (1).
Процесс выхлопа выхлопных газов из цилиндра (1) начинается, когда достигается необходимое открытие сечения окон выхлопа (7) на цилиндре.
Временные интервалы или продолжительность процессов выпуска отработанных газов, последующей продувки свежей порцией воздуха цилиндров (1) во многом зависят от рассчитанных размеров ротора (8) и величин и формы вытеснителей (6). В данном случае вращающие пустотелые, хотя и толсотелые, вытеснители (6) и элементы шаровых кранов(14) имеют шаровую форму, но обязательно встроенные в элементы неподвижного корпуса (12) ДВС, где происходит их вращение.
Выхлопные газы из цилиндра (1), пройдя через короткие выпускные окна (7) цилиндров (1) одновременно поступают по коротким перепускным газоходам (на фиг.1 показаны условно) в полости продолженного расширения ротора (на фиг.1 данная полость у ближнего ротора условно обозначены точками «n», «е», «а» и находится сверху от горизонтальной оси, а у дальнего ротора наоборот - внизу).
Перегородка между двумя вращающими элементами ротора в районе точек В и Д необходима, чтобы совершался объемный перенос выхлопных газов из полостей продолженного расширения в полости с почти атмосферным давлением, когда происходит вращение элементов ротора. А так как давление выхлопа из правильно рассчитанного ротора практически почти всегда равно атмосферному существенно снижается и шум на выходе из двигателя
Одновременно следует заметить, что предложенная конструкция реально улучшает качественные показатели процессов, происходящих в названном ДВС - это когда за счет работы ротора (8), как дымососа, конечно, когда правильно рассчитана общая толщина и размеры вращающих элементов ротора (8), достигнуто более полное удаление из цилиндров (1) продуктов сгорания, возможно с созданием даже некоторого разрежения. В последствии, естественно, происходит и более качественное наполнение цилиндров (1) топливной смесью, последующее ее сжатие и более полное сгорание, отвечающее необходимым критериям экологичности.
Размещение трехвального ротора (8) вдоль горизонтальной оси между наклонными цилиндрами (1) максимально уменьшает длину и боковые поверхности газоходов, по которым выхлопные газы из цилиндров (1) поступают в трехвальный ротор (8), что уменьшеньшает потери давления выхлопных газов и достигается необходимая компактность ДВС.
Следует также отметить, что на валах ротора (8) с торцов, где в корпусе находятся коренные подшипники качения установлены и синхронизирующие вращение шестерни (на фиг.1 не показаны), хотя вращение элементов ротора (8) не нуждается в дополнительной синхронизации, так как вращающие пустотелые элементы ротора (8), имеющие в профиль восьмиобразную форму попарно взаимодействуют друг с другом и при этом происходит одновременно и передача усилий от одного вала другому.
Положительной особенностью названного двигателя является хорошая уравновешенность, так как левый и правый поршни (3) перемещаются в противоположных направлениях, расположение вращающихся масс симметрично относительно вертикальной оси - при такой компоновке почти полностью отсутствует результирующая сила инерции перемещающихся частей названного двигателя.
Таким образом, признаки предложенной полезной модели как известные, так и описанные в данной модели двигателя образуют совокупность, ранее неиспользовавшуюся, в вышеперечисленных наиболее близких аналогах двигателей, что позволяет считать предложенную полезную модель названного двигателя соответствующую критерию «новизна». Кроме того, данная совокупность признаков обеспечивает более высокую надежность работу двигателя, что позволяет признать заявленное техническое решение соответствующему критерию «существенные отличия».
1. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), включающий: общий неподвижный корпус, один пустотелый вал отбора мощности, не менее двух наклонных цилиндров с одним поршнем в каждом цилиндре, кривошипно-шатунные механизмы (КШМ) с шатунами, сочлененные через шаровой шарнир с поршнями, имеющими полусферическое днище, отличающийся тем, что содержит встроенный в общий неподвижный корпус вдоль горизонтальной оси и размещенный между цилиндрами трехвальный ротор с четырьмя пустотелыми вращающими элементами, причем два вращающих элемента ротора расположены соосно и последовательно друг за другом, а между ними расположена неподвижная перегородка с отверстием под вал, центральная ось вращения ротора совпадает с осью вращения вала отбора мощности и на котором, в свою очередь, неподвижно соосно дополнительно закреплены элементы шаровых кранов и пустотелые, хотя и толстотелые шаровой формы устройства, которые, являясь одновременно элементами вала отбора мощности, при определенных углах поворота вала отбора мощности становятся то частью клиновой камеры сгорания каждого цилиндра, воспринимающей направленное давление от расширения рабочего тела, причем именно с самого начало протекания каждого рабочего цикла, затем вытеснителями части выхлопных газов из этих цилиндров и также газораспределительными устройствами при продувке и наполнении топливной смесью цилиндров.
2. ДВС по п.1, в котором КШМ выполнены дезаксиальными.
3. ДВС по п.1 или 2, в котором из закономерностей геометрического построения используются следующие основные величины КШМ: длина шатуна L=47 ед., ход поршня S=37 ед., диаметр поршня D=37 ед., при этом радиус кривошипа составляет R=18,5 ед.
