Поршневий двигун степанова

Двигун внутрішнього згорання, що має корпус, у якому розміщені основна порожнина, поршень, приводний вал з центральною віссю обертання, що перетинає основну порожнину і поршень, розташований із зсувом від центральної осі, першу і другу лопаті, розташовані між поршнем і корпусом, утворюючи першу і другу окремі камери в межах двигуна, одна із камер є камерою згорання, петлі що обертаються, встановлені в поршні, корпусі і лопатях, лопаті закріплені в обер 3 87417 4 Ненадійні ущільнення, що розділяють робочі ному ротору орбітальне переміщення й обертати камери в межах двигуна, що зменшує ресурс двикарданний вал. гуна і порушує працездатність двигуна. Згаданий двигун має наступні недоліки: Порівняно з поршневим двигуном нетривале, у - наявність «мертвих» крапок у роторного помежах 90 градусів кута повороту поршня, робочий ршня при максимальному стиску паливної суміші; вплив паливної суміші, що згорає, на поршень Згаданий недолік істотно зменшує середнє двигуна, що збільшує витрати палива і зменшує значення моменту, що крутить, на валу двигуна, загальну ефективність двигуна. що у свою чергу зменшує загальну ефективність Наявність «мертвої крапки» відповідної такому двигуна. положенню поршня, при якому досягається мак- зв'язок між розмірами поршня і величиною симальний стиск паливної суміші і її загорання. У зсуву поршня від центру; згаданому положенні поршня відсутня передача Згаданий недолік істотно зменшує ефективсили поршня вихідному валу, тому що сила тиску ність двигуна, тому що обмежує або робочу повегазів не створює обертання поршня. рхню поршня, або величину зсуву поршня від З патентної літератури - патент US6.651,609 центра. Зсув поршня від центру формує плече, до В2 Nov.25,2003 - відомий двигун внутрішнього згоякого прикладена сила продуктів згорання, що рання, що містить корпус, у якому розміщена порозширюючись впливають на робочу поверхню рожнина, що має овальну чи багатокутну форму поршня. Чим більше величини зсуву і робоча поповерхні і центральну вісь, що проходить через верхня поршня, тим ефективніше двигун. Однак у приводний вал, встановлений у корпусі, ротор згаданому двигуні збільшення робочої поверхні овальної чи багатокутної форми, эксцентриковый поршня, як наслідок збільшення розмірів поршня, штир, розташований із зсувом від центра і зв'язаприводить до зменшення величини зсуву поршня ний з центральною віссю для перетворення орбівід центра, що істотно зменшує ефективність двитального руху згаданого вище ротора в обертальгуна. ну енергію вала, згаданий вище орбітальний - необхідність у чотирьох чи більше камерах двигун, що використовує зубчасту чи передачу з згорання; одним чи більше додатковими валами, дві чи біІнакше неможливо одержати високі ступені льше лопаті, розташовані щодо згаданого вище стиску паливної суміші через геометрію поршня і ротора, що створюють дві чи більшу кількість порожнини, у якій поршень переміщається, тому окремих камер згорання в межах двигуна, згадані що мінімальне значення об'єму порожнини, у якій лопаті розташовані в обертових щілинах згаданих буде перебувати стиснута паливна суміш, буде вище ротора і корпуса, що перебувають в ковзнонедостатнім для одержання необхідного стиску му контакті із згаданими лопатями, розташованипаливної суміші. Крім того, що в кожній камері згоми в осьових стрижнях або в згаданому роторі або рання зменшується площа поршня, збільшення в згаданому корпусі і що дозволяють лопатям рачисла камер згорання діальний рух, розташовані або в згаданому роторі - або зменшує пікові значення тиску при згоабо в згаданому корпусі отвори згаданих осьових ранні паливної суміші, тому що порція паливної стрижнів лопатей, що дозволяють осьову рухлисуміші поділяється між усіма камерами згорання вість згаданих лопатей, розташованих навколо замість того, щоб запалати в одній камері згоранзгаданого ротора, камери згорання відокремлюня еквівалентного об'єму, що зменшує пікові знаються одна від одної в межах згаданого корпуса чення потужності двигуна; через згадану рухливу лопать і згадані осьові - або збільшує витрата палива, у тому випадстрижні лопатей згаданого ротора, що має поверку, якщо необхідно одержати більш високі значенхні в кожній зазначеній камері згорання і виконуваня тиску в кожній камері згорання. ний у всіх чотирьох Отто циклах щодо кожної згаЦіль винаходу: створити двигун, що має об'єкданої камери згорання, засоби клапанів впуску і тивні переваги перед поршневим двигуном, двигувипуску для кожної згаданої камери згорання, розном Ванкеля і прототипом, а саме: міщені в корпусі і призначені для керування пото- одержати при однакових робочих об'ємах ком згаданих повітря і паливної суміші в і з згадакамер згорання і, відповідно, однакових параметних камер згорання, згадані лопаті, що рах паливної суміші згаданих вище двигунів і двирозташовуються між кожним набором впускання, гуна, що заявляється, більш високі значення мозгадані засоби клапанів впуску і випуску, що маменту, що крутить, на валу двигуна, що ють, принаймні, один набір впускних і випускних заявляється; клапанів у зв'язку з кожною згаданою камерою - зробити двигун надійнішим і довговічнішим; згорання, засоби для забезпечення повітрям для - зробити двигун більш економічним. згорання і паливною сумішшю в кожній згаданій Поставлена мета досягається тим, що в двикамері згорання, засоби для дії згаданого впуску і гун внутрішнього згорання який містить корпус, у клапанів випуску в розрахованому співвідношенні якому розміщені основна порожнина, поршень, з рухом згаданого орбітального ротора, щоб доприводний вал з центральною віссю обертання, зволити згаданим повітрю, і паливній суміші надщо перетинає згадані основну порожнину і походити в кожну згадану камеру згорання і дозволяршень, розташований із зсувом від центральної ти вихлопним газам виходити з кожної згаданої осі, перша і друга лопаті, розташовані між згадакамери згорання, паливні засоби загоряння в зв'яними вище поршнем і корпусом, утворюючи першу зку з кожною згаданою камерою згорання, що діі другу окремі камери в межах двигуна, одна із ють для запалювання палива в згаданій камері згаданих камер є камерою згорання, петлі що обезгорання, щоб у такий спосіб забезпечити згадартаються, встановлені в згаданих вище поршні, 5 87417 6 корпусі і лопатях, згадані лопаті закріплені в згаНа кресленні Фігура №10 представлена переданих обертових петлях, що дозволяють згаданим тин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 повервище лопатям осьову рухливість, згадані камери нутий проти годинної стрілки на кут рівний 157,5°. згорання відокремлюються одна від одної в межах На кресленні Фігура №11 представлена перезгаданого корпусу через згадану рухливу лопать і тин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверзгадані обертові петлі, що мають поверхні в кожній нутий проти годинної стрілки на кут рівний 180°. згаданій камері згорання, клапани впуску і випуску На кресленні Фігура №12 представлена передля згаданих камер, розміщені в згаданому корпутин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверсі, уведені виїмки згаданих лопатей, розміщені в нутий проти годинної стрілки на кут рівний 202,5°. стінках згаданої основної порожнини, додатковий На кресленні Фігура №13 представлена перепоршень з обертовою петлею першої лопаті, розтин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверміщений у згаданій виїмці першої лопаті, отвір, нутий проти годинної стрілки на кут рівний 225°. розміщений у поршні, перша шестірня, що обертаНа кресленні Фігура №14 представлена переється в згаданому отворі в поршні, друга шестірня, тин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверрозміщена на стінці основної порожнини усередині нутий проти годинної стрілки на кут рівний 247,5°. першої шестірні і зачеплена з першою шестірнею, На кресленні Фігура №15 представлена перетретя шестірня, розміщена між першою і другою тин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 повершестірнями і зачеплена з першою і другою шестірнутий проти годинної стрілки на кут рівний 270°. нями, виступ валу, що перетинається з віссю обеНа кресленні Фігура №16 представлена перертання третьої шестірні, приводний вал перетинає тин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверпершу і другу шестірні. нутий проти годинної стрілки на кут рівний 292,5°. Двигун містить: корпус 1, основну порожнину На кресленні Фігура №17 представлена пере2, центральну вісь 3, приводний вал 4, поршень 5, тин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверпершу 6 і другу 7 лопаті, першу 8 і другу 9 окремі нутий проти годинної стрілки на кут рівний 315°. камери, петлі що обертаються 10, 11 і 12, клапани На кресленні Фігура №18 представлена пере13, 14, 15 і 16, виїмки 17 і 18 для згаданих лопатин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 повертей, додатковий поршень 19 з обертовою петлею нутий проти годинної стрілки на кут рівний 337,5°. 20 першої лопаті, отвір у поршні 21, першу шестірДалі описується конструкція двигуна, що заявню 22, другу шестірню 23, третю шестірню 24, виляється, який використовує: ступ вала 25. - пристрій для наддування, наприклад, крильПристрій і принцип дії двигуна пояснюють кречатку, що обертається від вала 4, що створює послення Фігура №1, Фігура №2, Фігура №3, Фігура тік повітря, подаваний на клапан 16; №4, Фігура №5, Фігура №6, Фігура №7, Фігура №8, - пристрій для подавання палива в першу Фігура №9, Фігура №10, Фігура №11, Фігура №12, окрему камеру 8. Фігура №13, Фігура №14, Фігура №15, Фігура №16, При згаданому вище у двигуна, що заявляєтьФігура №17, Фігура №18. ся, зменшується кількість тактів і збільшується На кресленні Фігура №1 представлений перекількість повітря в паливній суміші через сумарне тин двигуна, що заявляється, січною площиною використання повітря з окремих камер 8 і 9, що перпендикулярної центральної осі 3. збільшує загальну ефективність двигуна, що заявНа кресленні Фігура №2 представлений переляється. тин двигуна, що заявляється, січною площиною Двигун, що заявляється, працює таким чином. такою, що проходить через вісь обертання третьої Почнемо опис роботи двигуна, що заявляєтьшестерні 24, центральну вісь 3 і петлю 11. ся, із креслення Фігура №3. На кресленні Фігура №3 представлений переУсі клапани закриті. тин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверДля запуску двигуна необхідно провернути нутий на кут рівний 0. проти годинної стрілки приводний вал 4, що виклиНа кресленні Фігура №4 представлене перекає переміщення поршня 5 та інших деталей двитин двигуна, що заявляється, у якому вал. 4 повегуна, що заявляється. При повороті приводного рнутий проти годинної стрілки на кут рівний 22,5°. вала в межах 360° і відповідному переміщенні поНа кресленні Фігура №5 представлена перершня 5 відбувається циклічна зміна об'ємів камер тин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 повер8 і 9. нутий проти годинної стрілки на кут рівний 45°. На кресленні Фігура №15 вал повернуто на кут На кресленні Фігура №6 представлена пере315° (-45°), при цьому поршень займає положення, тин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверщо забезпечує максимум об'єму камери 9 і мінімум нутий проти годинної стрілки на кут рівний 67,5°. об'єму камери 8, тому умовно назвемо стан двигуНа кресленні Фігура №7 представлена перена, що заявляється, зображене на кресленні Фігутин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверра №15 стартовим. нутий проти годинної стрілки на кут рівний 90°. Обертання приводного вала із стартового поНа кресленні Фігура №8 представлена переложення і переміщення при цьому поршня 4, лопатин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверти 7 і поршня 19 зменшить об'єм камери 9, а пенутий проти годинної стрілки на кут рівний 112,5°. реміщення лопати 6 збільшить об'єм камери 8. На кресленні Фігура №9 представлена переКоли вал 4 повернеться на кут 135°, як покатин двигуна, що заявляється, у якому вал 4 поверзано на кресленні Фігура №9, відкриються клапани нутий проти годинної стрілки на кут рівний 135°. 13 і 16, при цьому потік повітря, створений згаданою крильчаткою, через клапан 16 ввійде в камеру 8 і вийде через клапан 13, що забезпечить венти 7 87417 8 ляцію камери 8 і заповнення камери 8 чистим повіНа кресленні Фігура №19 в однаковому масштрям. табі показаний двигун Ванкеля і двигун, що заявКоли вал 4 повернеться на кут 157,5°, як покаляється, з однаковими об'ємами основних порожзано на кресленні Фігура №10, закриються клапанин і, відповідно однаковою максимальною ни 13 і 16 і відкриється клапан 15, через який стискількістю палива, використовуваного за один цикл нене повітря з камери 9 надійде в камеру 8. згорання й однаковими по величині силами, приКоли вал 4 повернеться на кут 180°, як покакладеними до пліч важелів, утворених передавазано на кресленні Фігура №11, закриється клапан льними механізмами двигунів які створюють мо15, у камеру 8 буде подана необхідна порція палименти, що крутять, на валах двигунів. Велика ва і почнеться утворення паливної суміші під сторона прямокутника 1 відповідає довжині плеча впливом стиску і збільшення температури повітря важеля, утвореного передавальним механізмом в камері 8. двигуна Ванкеля який створює момент, що круКоли вал 4 повернеться на кут 202,5°, як покатить, на валу двигуна. Велика сторона прямокутзано на кресленні Фігура №12 відкриється клапан ника 2 відповідає довжині плеча важеля, утворе14, через який у камеру 9 буде надходити чисте ного передавальним механізмом двигуна, що повітря. заявляється, що створює момент, що крутить, на Коли вал 4 повернеться на кут 315°, як покавалу двигуна, що заявляється. Більша довжина зано на кресленні Фігура №17, закриється клапан сторони прямокутника 2 свідчить про більшу ефек14. У зазначеному положенні досягається мінімативність двигуна, що заявляється, тому що мольний об'єм камери 8 і відповідно максимум стиску мент, що крутить, на валу двигуна прямо пропорпаливної суміші. Якщо паливна суміш при цьому ційний довжині плеча важеля, до якого прикладена не самозаймається, необхідно застосувати присила. Крім згаданого вище, довжина більшої стострій для підпалу, наприклад, автомобільну свічу, рони прямокутника 4, що відповідає проекції робовід якої запалиться паливна суміш і двигун почне чої поверхні поршня і лопаті двигуна, що заявляпрацювати самостійно, повторюючи зазначені виється, більше, ніж велика сторона прямокутника 3, ще стани. що відповідає проекції робочої поверхні поршня Згадані вище положення вала двигуна, що задвигуна Ванкеля, і, відповідно показує те, що роявляється, і прив'язані до них стани клапанів і побоча поверхня в двигуна, що заявляється, більше, дання палива можуть відрізнятися в різних варіанщо так само доводить більшу ефективність двигутах виконання двигуна відповідно поставленій на, що заявляється. меті. На кресленні Фігура №20 в однаковому масшДвигун, що заявляється, може бути виготовтабі показані прототип і двигун, що заявляється, з лений на основі існуючих технологій. При необхідоднаковими об'ємами відповідних основних пороності в двигун, що заявляється, можуть бути ввежнин і, відповідно однаковою максимальною кільдені додаткові деталі, використання яких, кістю палива, використовуваного за відповідні цинаприклад, дозволяє зменшити тертя, поліпшити кли згорання, але неоднаковими як зазначено ущільнення. Наприклад, з метою зменшення тертя вище по величині силами, прикладеними до пліч поршень і перша шестірня можуть контактувати важелів, утворених передавальними механізмами через кульки чи ролики подібно до підшипника двигунів які створюють моменти, що крутять, на кочення, а в поршнях і лопатях між поверхнями, валах двигунів. З обліком викладеного вище для що контактують з стінками основної порожнини, креслення Фігура №19 очевидно, що двигун, що для поліпшення герметизації можуть використовузаявляється, більш ефективний, тому що має біватися ущільнювачі. З метою завдання траєкторії льшу довжину плеча важеля, ніж прототип. переміщення додаткового поршня 19 і поліпшення Двигун, що заявляється, більш надійний і довгерметизації камер 8 і 9 у стінці виїмки 17 може говічний, тому що містить меншу кількість рухлибути улаштована канавка 26 по який переміщавих елементів, таких як, наприклад, лопаті, засоби ються виступи 27 додаткового поршня 19. З метою клапанів впуску і випуску і засоби загоряння пализменшення навантаження на зубці шестерень в вної суміші. першу шестерню 22 може бути введене ребро 28, Двигун, що заявляється, більш економічний, що контактує з виступом поршня 25, причому згатому що має менше число камер згорання, що як даний контакт може бути або що ковзає, або через уже згадувалося вище, вимагає менше паливної ролики (кульки) встановлені у виступі валу 4. При суміші для одержання пікових значень потужності, необхідності на стінці основної порожнини напроти а так само не має «мертвих» крапок для поршня. другої шестерні 23 може бути розташована аналоЗображене на кресленні Фігура №15 стартове погічно перша додаткова шестерня, зчеплена з перложення двигуна, що заявляється, не є «мертвою шою шестернею 22. При необхідності може бути крапкою» для поршня 5, тому що на останній свовстановлена друга додаткова шестерня, зв'язана єю силою, що переміщує, діють лопать 6 і поршень аналогічно третій шестерні 24 з виступом валу 25 і 19 через лопать 7. зчеплена з першою додатковою шестернею і з Тому що сила поршня в двигуні, що заявляпершою шестернею 22. ється, передається валу через вісь обертання треПереваги двигуна представлені на кресленнях тьої шестірні 24, остання працює як примножувач Фігура №19, Фігура №20. сили, що збільшує момент, що крутить, на валу двигуна, що заявляється. 9 87417 10 11 87417 12 13 87417 14 15 87417 16 17 87417 18 19 87417 20 21 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 87417 Підписне 22 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601