Двигатель внутреннего сгорания "нормас-мх-21"
Полезная модель относится к области энергомашиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), оснащенная устройствами, которые улучшают преобразование тепловой энергии. Двигатель включает: общий сборный из модулей неподвижный корпус, один вал отбора мощности «В», кривошипно-шатунные механизмы (КШМ) с шатунами (10), сочлененные через шаровой шарнир (11) с поршнями (3), устройство (20) для впуска необходимых компонентов продувки и топливной смеси, не менее два наклонных цилиндра, при этом ДВС оборудован только одной камерой сгорания «Е» на два наклонных цилиндра (14) с поршнями (3), оси возвратно-поступательного движения которых пересекаются с центральной вертикальной плоскостью двигателя и в которых смонтированы подвижные днища (4) с возможностью их ограниченного перемещения вдоль юбки самого поршня (3) в момент максимального давления в камере сгорания «Е» и для последующей передачи усилий на коленчатый вал, но с большим плечом приложения, чем величина радиуса кривошипа R, одновременно, частью камеры сгорания «Е» является и конструктивно совмещенный с ее объемом вытеснитель (5), который кинематически связан с валом отбора мощности «В», совершает возвратно-поступательные движения в противоположном, чем поршни (3), направлении, выпускные окна на цилиндрах (14) соединены перепускными газоходами «Г», встроенными в полости продолженного расширения двух двухвальных роторов (8), причем в каждый ротор введены не менее четыре одинаковых по форме и размерам двухлопастных вращающих элемента (8) с внутренними пустотами (9), выполненные в форме полуцилиндров и со сквозными отверстиями (19) в боковой поверхности, а сами вращающие элементы (8) сочленены попарно и осями симметрии, находящимися под углом до 90* друг к другу, а затем соосно соединены с элементами КШМ двигателя. Технический результат заключается в более эффективном преобразовании тепловой энергии в механическую работу, повышении удельной мощности ДВС при -аналогичном расходе топлива, в основном за счет увеличения крутящего момента, причем после каждого рабочего цикла, имея при этом лучшую равномерность вращения, необходимый диапазон экологичности и уровень 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.
Известен двухтактный, V-образный, двухвальный дизельный двигатель жидкостного охлаждения с вертикальным расположением цилиндров и встречно-движущимися поршнями в каждом цилиндре и камерой сгорания, расположенной между поршнями - Junkers « JLJMO 205». В указанном двигателе поступательное движение верхних и нижних поршней преобразуется во вращательное при помощи своего шатуна и своего коленчатого вала, связанных между собой силовой синхронизирующей передачей и передающей вращение на один приводной вал. При этом нижние поршни связаны с нижним коленчатым валом посредством шатунов, а верхние-с верхним коленчатым валом посредством тяг и шатунов.
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.
Наиболее близким аналогом представленной полезной модели является двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару цилиндров с возвратно-поступательно движущимися поршнями и головку, в которой размещен один, периодически сообщающийся с цилиндрами, газораспределительный цилиндрический золотник, снабженный общей для обоих цилиндров камерой сгорания и кинематически связанный с коленчатым валом двигателя (авт.свил. 
828780, кл. F02B 41/02, опуб. 07.04.82 г.). Выполнение цилиндров разного объема и смещение кривошипа коленчатого вала 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.
Недостатками выбранных прототипов являются то, что они выполнены по традиционной схеме (наличие рабочих и дополнительных поршней, кривошипно-шатунных механизмов), иногда с совмещенными термодинамическими циклами, -это не позволяет полностью, наиболее направленно реализовать преимущества, которые связаны с использованием ДВС с различными типами роторов и разделенным термическим циклом, а также увеличенные габариты компоновки, сложность механизма передачи вращающего момента от вала компаундной установки к выходному валу, ограниченная удельная мощность ДВС.
Работоспособный тепловозный дизель 2Д100 со встречно-движущимися поршнями и уже современный двигатель компании EcoMotors OPOS-ЕМ100, содержащий два оппозиционно расположенных цилиндра с встречно-движущимися поршнями с шатунными тягами и механизмом преобразования возвратно- поступательного движения поршней во вращательное движение одного коленчатого вала в изготовлении достаточно сложен.
Недостатком данных двигателей является и то, что именно после каждого рабочего цикла в них не происходит улучшения процессов сгорания, а повышение мощности N, не увеличивая рабочей литровый объем, происходит по весьма малоэффективному пути - за счет увеличения скорости рабочего органа или частоты вращения вала-n (формула 2), порой, с применением дорогостоящих редукторов, а не за счет прямого увеличения крутящего момента после каждого рабочего цикла на валу отбора мощности, как в предлагаемой конструкции двигателя.
Раскрытие полезной модели.
Технической задачей при разработке полезной модели выбраны критерии, которые при 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 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. Крутящий момент создается не постоянно, а только в период действия этой силы, то есть во время и после рабочего хода, если, конечно, продолжается действие данной сила и что обеспечивается разделением термодинамического цикла и продолженным расширением газов в роторе.
В тепловых двигателях преобразующих давление от продуктов сгорания в механическую работу трудно 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: P - 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 результирующей силы, что и обеспечит максимально возможный Мкр., причем после каждого рабочего цикла двигателя. Данное утверждение предопределило и конструкцию названного двигателя, как двигателя, содержащего в корпусе не менее двух наклонных цилиндров с одной, но общей для двух цилиндров камерой сгорания, а также введение в конструкцию устройства, которое в дальнейшем в данной конструкции ДВС, называется вытеснителем, и при наличии которого технический аспект полезной модели реализуется наиболее полно.
В основу полезной модели поставлена техническая задача повышения эффективности работы двигателя, когда не только введение новых элементов в конструкцию, но и создание новых совмещенных связей между существующими элементами конструкции, обеспечивает не только более полное удаления продуктов сгорания из цилиндров, а также реализует их продолженное расширение в роторе, причем после каждого рабочего цикла и при выраженной тенденции увеличения активной площади движущих элементов конструкции по пути движения выхлопных газов или продувочного воздуха, а также радиуса действия этих сил, что в конечном итоге обеспечивает повышение крутящего момента Мкр. на одном валу отбора мощности двигателя и стало быть мощность N так как
где n-частота вращения вала.
Поставленная техническая задача предопределило и выбор именно двухтактного ДВС со встречно движущимися навстречу друг другу двух поршней и одного вытеснителя, где усилие, необходимое для получения крутящего момента Мкр., создается после каждого второго хода поршня,. а активная площадь движущих и вращающих элементов максимально при данной кинематике ДВС.
Известно, что 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, как и самый изощренный способ-возможность изменения степени сжатия бесспорно приводит к увеличению крутящего момента в двигателях при равных других условиях.
Названная полезная модель ДВС - одна из разновидностей тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики и из которых следует, что термический к.п.д. увеличивается вместе с увеличением степени сжатия или степени расширения рабочих газов в цилиндре. По устройству, принципу действия и по типу используемого топлива, с целью максимальной эффективности более целесообразно использовать заявленную полезную модель ДВС как двухтактный и газодизельный двигатель - где одна из порций топливной смеси приготавливается как в одной из разновидностей газовых и дизельных ДВС. Предпочтение отдается дизельному варианту, так как отличительной особенностью дизеля является впрыск топливной смеси растянутый по времени относительно угла поворота на коленчатом валу.
Решением поставленной технической задачи является ДВС, включающий: общий сборный из модулей неподвижный корпус, один вал отбора мощности «В», кривошипно-шатунные механизмы (КШМ) с шатунами, сочлененные через шаровой шарнир с поршнями, устройство для впуска необходимых компонентов продувки и топливной смеси, не менее два наклонных цилиндра, при этом ДВС оборудован только одной камерой сгорания «Е» на два наклонных цилиндра с поршнями, оси возвратно-поступательного движения которых пересекаются с центральной вертикальной плоскостью двигателя и в которых смонтированы подвижные днища с возможностью их ограниченного перемещения вдоль юбки самого поршня в момент максимального давления в камере сгорания «Е» и для последующей передачи усилий на коленчатый вал, но с большим плечом приложения, чем величина радиуса кривошипа R, одновременно, частью камеры сгорания является и конструктивно совмещенный с ее объемом вытеснитель, который кинематически связан с валом отбора мощности «В», совершает возвратно-поступательные движения в противоположном, чем поршни, направлении, выпускные окна на цилиндрах соединены перепускными газоходами «Г», встроенными в полости продолженного расширения двух двухвальных роторов, причем в каждый ротор введены не менее четыре одинаковых по форме и размерам двухлопастных вращающих элемента с внутренними пустотами, выполненные в форме полуцилиндров и со сквозными отверстиями в боковой поверхности, а сами вращающие элементы сочленены попарно и осями симметрии, находящимися под углом до 90* друг к другу, а затем соосно соединены с элементами КШМ двигателя.
Технический результат заключается в более эффективном преобразовании тепловой энергии в механическую работу, повышении удельной мощности ДВС при аналогичном расходе топлива, в основном за счет увеличения крутящего момента, причем после каждого рабочего цикла, имея при этом лучшую равномерность вращения, необходимый диапазон экологичности и уровень шума.
Близкий аналог конструкции ротора, применяемого в данном случае, -это ротационный счетчик газа марки РТК-Ех с двумя восьмиобразными (в сечении имеющие форму восьмерок) роторами. Известны двухроторные компрессоры, объемные нагнетатели, механические насосы серии ДВН, или, как их часто называют за рубежом, насосы Рутса, внутри корпуса которых как правило, составленного из двух полуцилиндров, вращаются в противоположных направлениях два идентичных двухлопастных ротора, обеспечивая высокую производительность насоса, причем при этом между корпусом и лопастями выдерживаются минимальные зазоры и при этом почти полностью отсутствует трение.
Краткое описание чертежей.
В основу предлагаемой полезной модели положена новая кинематика послойной сборки объемного поршневого двигателя, которую можно производить на любом современном моторном производстве, сохраняя при этом без изменений инфраструктуру и квалификацию персонала.
На фиг.1-6 представлена кинематическая схема и послойный разрез ДВС «НОРМАС-МХ-21». С целью упрощения пояснений взаимодействия деталей и элементов, входящих в послойный разрез, а также краткого описания взаимосвязи и порядка или последовательности их соосного расположения при сборке и предопределило введение в данное описание - так называемых модулей с присвоением им соответствующей маркировки.
Модули на фиг.1-6 представлены с условной' толщиной, так как толщина модуля всегда расчетная величина, при этом не исключается, что форма поршня (3) может быть как традиционно цилиндрическая, либо полуцилиндрическая. Присоединительные размеры модулей привязаны к осям вращения и расположены в той необходимой сосной последовательности, что обеспечило конструкции двигателя оптимальную технологичность при сборке и предопределяет последовательное протекание необходимых термодинамических процессов, обеспечивающих достижение технического результата.
Двигатель включает: общий сборный из модулей неподвижный корпус, один вал отбора мощности «В», кривошипно-шатунные механизмы (КШМ) с шатунами (10), сочлененные через шаровой шарнир (11) с поршнями (3), устройство (20) для впуска необходимых компонентов продувки и топливной смеси, не менее два наклонных цилиндра, при этом ДВС оборудован только одной камерой сгорания «Е» на два наклонных цилиндра (14) с поршнями (3), оси возвратно-поступательного движения которых пересекаются с центральной вертикальной плоскостью двигателя и в которых смонтированы подвижные днища (4) с возможностью их ограниченного перемещения вдоль юбки самого поршня (3) в момент максимального давления в камере сгорания «Е» и для последующей передачи усилий на коленчатый вал, но с большим плечом приложения, чем величина радиуса кривошипа R, одновременно, частью камеры сгорания «Е» является и конструктивно совмещенный с ее объемом вытеснитель (5), который кинематически связан с валом отбора мощности «В», совершает возвратно-поступательные движения в противоположном, чем поршни (3) направлении, выпускные окна на цилиндрах соединены перепускными газоходами «Г», встроенными в полости продолженного расширения двух двухвальных роторов (8), причем в каждый ротор введены не менее четыре одинаковых по форме и размерам двухлопастных вращающих элемента (8) с внутренними пустотами (9), выполненные в форме полуцилиндров и со сквозными отверстиями (19) в боковой поверхности, причем сами вращающие элементы (8) сочленены попарно и осями симметрии, находящимися под углом до 90* друг к другу, а затем соосно соединены с элементами КШМ двигателя.
Очень важным в конструкции названного двигателя, когда достигается оптимально-максимальный результирующий крутящий момент Мкр. составляют соотношения чисто геометрических параметров -составляющих F и R в формуле (1), которые вытекают из просто необходимого построения оптимальных точек сопряжения движущих и вращающихся элементов двигателя.
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 и предопределяют продолженное расширение в роторе, необходимо построение оптимальных геометрических контуров и точек сопряжения, заключающееся в следующем:
- построение начинается с центра координатной оси «О», на расстоянии 50 ед. по горизонтальной оси слева и справа расположены оси вращения левого «А» и соответственно правого «Б» коленчатого вала двигателя и соосно попарно закрепленных вращающих элементов ротора (8);
- на расстоянии 123ед. слева и справа от точки «О» находятся крайние точки «С» и «Д» сопряжения внутренних поверхностей сопряжения корпуса и вращающих элементов ротора (8), при этом длина по большой оси симметрии вращающихся элементов ротора (8) составляют 146ед.;
- угол завала осей наклонных цилиндров (14) с поршнями (3), которые пересекаются только с одной центральной вертикальной плоскостью, но с разных сторон составляет 30*. Расстояние от точки «О» до центра камеры сгорания «Е» составляет 110ед., а до промежуточной оси вращения вала отбора мощности «В I», как впрочем и до центра сферических сопряжении «О1» составляет - 30ед.;
- еще очень важным оказалось расположение точки «Г», которая является центром привязки сопряжении выпускных окон цилиндров (14) и очень коротких перепускных газоходов «Г». Расстояние «О-Г» в данном случае может быть только больше величины - 60ед. и определяется геометрическим перемещением центра (7) условной окружности.
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=73ед., ход поршня S=42ед., диаметр поршня D=57ед., при этом радиус кривошипа R=21,5ед.
Учитывая то, что при построении важна пропорциональная зависимость элементов конструкции, а не истинные размеры, характеристики размеров указываются в «ед» - условная единица длины в мм. или см.
Чтобы при передаче Мкр. от валов «А» и «Б» совпадало необходимое направление вращение вала отбора мощности «В» в названном ДВС с торцов предусмотрены устройства (22), разрыв вала с осью вращения «В1» в районе роторов (8) и создание зацепления с валом отбора мощности «В» с помощью одинаковых четырех шестерен (26).
ДВС оборудован поршнями (3), оси возвратно-поступательного движения которых пересекаются с центральной вертикальной плоскостью двигателя и в которых смонтированы подвижные днища (4) с возможностью их ограниченного перемещения вдоль юбки самого поршня (3) в момент максимального давления в камере сгорания «Е» и для последующей передачи усилий на коленчатый вал, но с большим плечом приложения, чем величина радиуса кривошипа R.
Ограниченное перемещение днища поршня (3) обеспечивается и подобранной величиной перемещения пружины (6), особенно, расчетным соотношением площадей подвижного днища (4) и как бы малоподвижной в момент максимального давления в камере сгорания другой части поршня (3), элементами продольной фиксации (на фиг.2-3 показаны условно), наличием подвижного шарнира (12) и подпружиненной подвижной опоры (13) в теле шатуна (10), которые при максимальном давлении в камере сгорания обеспечивает ограниченную величину перемещения подвижного днища (4) вдоль юбки самого поршня (3).
Сила давления расширяющихся газов на поршень (3) раскладывается на « полезную» составляющую силу, действующую вдоль шатуна (4), обеспечивающую крутящий момент Мкр. коленчатому валу, и «вредную», направленную перпендикулярно оси цилиндра, прижимающую поршень к стенке. Чтобы уменьшить «вредную» составляющую поршни через шаровой шарнир (11) сочленены с качающейся частью шатуна (10). Введение в конструкцию шатунно-поршневой пары шаровых шарниров (11) снизило механические потери в КШМ названного ДВС на трение, за счет почти полного исключения реакции шатуна (4), прижимающую поршень (3) к стенке цилиндра (14) и при этом условии не требуется сложная система смазки.
Сочленение шатуна (10) с подвижным днищем (4) поршня (3) производится и с помощью подвижного шарового шарнира (12), который в свою очередь связан с подпружиненной подвижной опорой (13) - при этом не только геометрически увеличивается радиус R приложения действия сил, но и уменьшается нормальная составляющая действия этой силы, а также и производный от ее опрокидывающий момент - тем самым улучшается в лучшую сторону углы приложения действия касательной составляющей результирующей силы, а значит увеличивается крутящий момент Мкр. при более равномерном вращения и после каждого рабочего цикла.
Выше камеры сгорания «Е» расположено устройство (20) для впуска компонентов продувки и топливной смеси, которое через пустотелые полости (на фиг.1-6 не показаны) соединено с внутрикартерными объемами и является своеобразным узлом, где происходит регулирование процесса забора, промежуточное сжатие воздуха, финишируется приготовление, распределение и подача необходимых для этого периода компонентов. Для осуществления вышеперечисленных процессов в устройство (20) введены впускные окна (15), разделительная перегородка (18), впускные окна (17), перепускные каналы (16) в вытеснителе (5). Цилиндрическая часть вытеснителя (5) совершает в дополнительном цилиндре (2) возвратно-поступательные движения в противоположном поршням (3) направлении. Конструкция, расчетная форма вытеснителя (5) обеспечивает разделение термодинамического цикла, протекающего сначала в цилиндрах (14) ДВС, а затем в полостях продолженного расширения роторов (8).
Последовательное и соосное расположении на фиг.1-6 модулей полезной модели ДВС позволило ввести в конструкцию общую для двух наклонных цилиндров (14) камеру сгорания «Е», которая представляет собой ограниченное полусферическими внутренними поверхностями вытеснителя (5) и днищами поршней (3) изменяемый объем. Причем данные изменения объема камеры сгорания «Е» связаны с вытеснением части рабочего тела во время процесса расширения рабочего тела.
Осуществление полезной модели.
Полезная модель предлагаемого ДВС работает по двухтактному циклу, то есть за один оборот коленчатого вала происходит наполнение цилиндра воздухом или горючей смесью, сжатие ее двумя встречно движущимися поршнями, сгорание смеси и последующее ее расширение. Оба поршня (3) в цилиндре (14) одновременно совершают рабочий ход, а затем поршни (3) открывают свои окна выпуска (на фиг.1-6 не показаны) - данная последовательность процессов в основном и совпадает в близких аналогах вышеперечисленных двигателей.
Работа названного двигателя осуществляется следующим образом. Начнем с момента, когда поршни (3) в цилиндрах(14) еще не перекрывают на цилиндрах (14) свои выпускные окна, а вытеснитель (5) своей выступающей нижней частью продолжает вытеснять часть объема выхлопных газов, временно увеличивая среднее давление выхлопных газов, при котором более длительно и при высоком давлении совершается расширение в цилиндрах (14), а также продолженное расширение в роторе (8), то есть увеличивается степень расширения, а значит и термический к.п.д. - то есть вытеснитель (5) обеспечивает более эффективное и направленное разделение термодинамического цикла расширения в цилиндрах (14) ДВС и продолженного расширения в роторе (8).
Затем, когда вал отбора мощности «В» поворачивается еще на определенный угол, впускные окна (17) устройства (20) для продувки и впуска компонентов топливной смеси через перепускные каналы (16) на вытеснителе (5) соединяются с надцилиндровой полостью и осуществляется прямоточная продувка цилиндров - это когда свежая порция воздуха движется в одном направлении с продуктами сгорания, при этом намного лучше обеспечивается очистка цилиндра от выхлопных газов и теплосъем со стенок цилиндра (14) излишнего тепла, при этом также осуществляется и теплосъем излишнего тепла со стенок цилиндров (14) и деталей шатунно-поршневой группы. А когда закрываются выпускные окна на цилиндрах (14) начинается процесс сжатия, причем одновременно - при движении поршней (3) к своим верхним мертвым точкам (ВМТ), а у вытеснителя (5) - наоборот, что обеспечивается существующей кинематикой полезной модели ДВС.
В названном ДВС подача и воспламенение топливной смеси происходит с помощью штатного неподвижного устройства (1) в зависимости от типа топливной смеси. А так как частью камеры сгорания «Е» которой является вытеснитель (5), при движении которого интенсивно перемешивается рабочее тело в момент воспламенения, что повышает скорость и полноту сгорания, препятствует распространению детонации, более продолжительнее протекает процесс расширения рабочего тела.
Рабочий ход (такт расширения) начинается под давлением расширяющихся газов сгоревшей топливной смеси. Форма камеры сгорания «Е» способствует высокой детонационной стойкости проходящего процесса сгорания и увеличивает топливную экономичность двигателя. При этом подвижные днища (4) поршней (3) с возможностью их ограниченного перемещения вдоль юбки самого поршня (3) в момент максимального давления в камере сгорания «Е» через шатуны (10) максимально эффективно преобразовывает тепловую энергию от сгорания во вращательную энергию коленчатых валов с помощью дезаксиального КШМ, при этом в отличие от вышеприведенных прототипов увеличивается действие и радиус приложения результирующих сил, а значит и увеличивается крутящий момент на валу отбора мощности «В».
С учетом расположения точек геометрического сопряжения, определивших основные размеры шатунно-поршневой пары и ротора (8), выявлено, 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 «В», потому что составляющая R в формуле (1) очень мала, а лишь приводит к максимальным нагрузкам элементов шатунно-поршневой пары и кривошипно-шатунного механизма, а значит и к тепловым перегрузкам конструкции. При этом одновременно происходит и уменьшение продолжительности рабочего цикла, характерное для двигателей обычного исполнения.
Чтобы сгладить негативные моменты от приложения максимальных усилий после воспламенения горючей смеси, в кинематике названного ДВС предпочтение отдается дезаксиальному КШМ с углом дезаксажа е=18*, величина которого также вытекает из геометрического построения точек сопряжения. Изменена и традиционная конструкция шатунно-поршневой пары - с этой целью поршни (3), в которых смонтированы подвижные днища (4) с возможностью их ограниченного перемещения вдоль юбки самого поршня (3) в момент максимального давления в камере сгорания «Е», обеспечивающие более быстрый выход элементов КШМ из мертвых углов и более плавной передачи усилий при движении шатунно-поршневой пары на коленчатый вал, но с большим плечом приложения этих усилий, чем величина радиуса кривошипа R. Обеспечению этой же цели продиктовано расположение осей под углом «завала» к общей вертикальной поверхности, когда разные углы приложения сил от расширения выхлопных газов улучшают равномерность вращения ДВС, а при расчетах не сильно увеличиваются диаметры валов.
Процесс выхлопа выхлопных газов из цилиндра (14) начинается, когда достигается необходимое открытие сечения окон выхлопа поршнями (3) на цилиндрах (14), которые, в свою очередь, сопряжены с профилем перепускных газоходов «Г», встроенных в полости продолженного расширения двух двухвальных роторов (8). Близкое размещение от цилиндров (14) полостей продолженного расширения роторов (8) минимизирует неактивную площадь конструкции при расширении рабочего тела, а значит эффективность процесса расширения увеличивается, уменьшаются потери, достигается необходимая компактность ДВС.
Создание потока выхлопных газов в роторе (8) реализуется за счет профилирования вращающих элементов ротора (8), для этого в каждый ротор введены не менее четыре одинаковых по форме и размерам двухлопастных вращающих элемента (8) с внутренними пустотами (9), выполненные в форме полуцилиндров и со сквозными отверстиями (19) в боковой поверхности, а сами вращающие элементы (8) сочленены попарно и осями симметрии, находящимися под углом до 90* друг к другу, а затем соосно соединены с элементами КШМ двигателя. Этой же цели, то есть увеличению крутящего момента, способствует и радиальные лопатки (25), установленные на валу отбора мощности «В» в районе ниже полости (21) выпуска выхлопных газов из роторов (фиг.5-6).
Вращающие восьмиобразные элементы ротора (8) выполнены аналогично вращающим элементам роторного нагнетателя Рутса, но в конструкции предложенных предусмотрены пустоты (9), выполненные для облегчения веса и увеличения активной боковой площади вращающих элементов ротора (8), с выполненными сквозными отверстиями (19) в боковой поверхностью вращающих элементов ротора в районе этих пустот.Пустоты (9), выполнены для облегчения веса и увеличения активной боковой площади вращающих элементов ротора (8), а выполненные сквозные отверстия в боковой поверхностью вращающих элементов ротора в районе этих пустот (9) обеспечивают условия для проникновения в эти пустоты (9) давления выхлопных газов. А так как давление выхлопа из правильно рассчитанного ротора (8) почти равно атмосферному существенно снижается и шум на выходе из ДВС.
Конструктивные элементы КШМ ДВС кинематически взаимосвязаны и соосны с вращающими элементами двухвального ротора (8), что позволяют в период, когда поршни (3) проходят свои НМТ добиться, чтобы составляющая P-давление в формуле (1) с ее уже обратной направленностью была минимальной, за счет быстрого перепуска выхлопных газов по газоходам «Г» в полость ротора (8), где осуществляется их продолженное расширение, причем при этом. происходит и необходимое изменение вектора направленности действия этих сил, которые также обеспечивают увеличению крутящего момента Мкр. на валу отбора мощности «В» в данный момент.
Одновременно следует заметить, что предложенная конструкция ДВС реально улучшает качественные показатели происходящих процессов - это когда за счет работы ротора (8), как дымососа, когда правильно рассчитаны размеры вращающих элементов ротора (8), достигается и более полное удаление из цилиндров (14) продуктов сгорания и их объемный перенос в полости (21) ротора (8), при этом несомненно происходит и более качественное наполнение цилиндров (14) топливной смесью, последующее ее сжатие и сгорание.
С торцов корпуса расположены устройства (22), где на вал отбора мощности «В» суммируется крутящий момент Мкр. от валов «А» и «Б» после рабочего хода поршней (3) и продолженного расширения в роторах. Все валы в названном ДВС, в т.ч и в устройстве (22), вращаются в закрепленных в корпусе коренных подшипниках качения. В устройстве (22) для синхронизации направления вращения, кроме валов с осями вращения «А», «Б», «В», предусмотрены и два промежуточных (паразитных) вала с осями вращения 01 и В1 и семь одинаковых по форме и размерам шестерен (на фиг.1 показаны условно). В среднем вертикальном ряду входит в зацепление сразу три шестерни с осями вращения «В», «В1», «01». Соосная оси 01 пара шестерен (24) передает усилия от шестерни вала «Б», а соосная оси В1 пара шестерен (23) передает усилия от шестерни вала «А». Впрочем, вращение элементов ротора (8) не нуждается в дополнительной синхронизации, так как вращающие элементы ротора (8), имеющие в поперечном сечении восьмиобразную форму взаимодействуют друг с другом и при этом происходит одновременно и передача усилий от одного вала другому.
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 двигателя соответствующую критерию «новизны».
1. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), включающий: общий сборный из модулей неподвижный корпус, один вал отбора мощности, кривошипно-шатунные механизмы (КШМ) с шатунами, сочлененные через шаровой шарнир с поршнями, устройство для впуска необходимых компонентов продувки и топливной смеси, не менее два наклонных цилиндра, отличающийся тем, что оборудован только одной камерой сгорания на два наклонных цилиндра с поршнями, оси возвратно-поступательного движения которых пересекаются с центральной вертикальной плоскостью двигателя и в которых смонтированы подвижные днища с возможностью их ограниченного перемещения вдоль юбки самого поршня в момент максимального давления в камере сгорания и для последующей передачи усилий на коленчатый вал, но с большим плечом приложения, чем величина радиуса кривошипа R, одновременно, частью камеры сгорания является и конструктивно совмещенный с ее объемом вытеснитель, который кинематически связан с валом отбора мощности, совершает возвратно-поступательные движения в противоположном, чем поршни, направлении, выпускные окна на цилиндрах соединены перепускными газоходами, встроенными в полости продолженного расширения двух двухвальных роторов, причем в каждый ротор введены не менее четыре одинаковых по форме и размерам двухлопастных вращающих элемента с внутренними пустотами, выполненные в форме полуцилиндров и со сквозными отверстиями в боковой поверхности, а сами вращающие элементы сочленены попарно и осями симметрии, находящимися под углом до 90° друг к другу, а затем соосно соединены с элементами КШМ двигателя.
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=73 ед., ход поршня S=42 ед., диаметр поршня D=57 eд., радиус кривошипа коленчатого вала R=21,5 ед. (где «ед» - единица длины в мм или см).
4. ДВС по п.1, в котором может быть вал отбора мощности оборудован дополнительными радиальными лопатками при выходе выхлопных газов из роторов.
