Роторно-поршнева машина ярошенка е.в. з u-подібним повідковим механізмом

Реферат: Винахід належить до роторно-поршневих машин. Машина містить корпус із циліндричною порожниною та впускним і випускним вікнами. У корпусі встановлена свіча запалювання або свіча запалювання та паливовпорскуюча форсунка, або паливовпорскуюча форсунка. По торцях корпуса встановлені бічні кришки. У циліндричній порожнині знаходиться вихідний вал з ротором. У роторі встановлені циліндри з поршнями, що створюють кінематичні камери "циліндр-поршень". Циліндри і поршні мають можливість обертання по різних траєкторіях у циліндричній порожнині й зворотно-поступального руху один відносно одного. У циліндрі ротора знаходиться робоча камера та її ущільнення. Ущільнення встановлені між корпусом і ротором і між циліндром та поршнем. Ротор у циліндричній порожнині корпуса встановлений із зазором. Одні з елементів, що становлять кінематичні пари, наприклад циліндри або поршні, мають можливість обертання по колу, концентричному циліндричній порожнині, центр якого співпадає з центром порожнини. Другі елементи, наприклад поршні або циліндри, відповідно, мають можливість обертання по замкнутій круговій траєкторії, що задається напрямними їхнього обертання та їхніми подовженими пальцями з повідками. Напрямні виконані у вигляді замкнутої кругової фігури. Поводок і палець поршня або циліндра разом з поршнем або циліндром, відповідно, виконані в зборі як одне ціле. Ці деталі в зборі мають можливість обертання по напрямних. Сусідні ці деталі в зборі мають можливість провертання по цих напрямних на певний кут одні відносно одних. Пальці других елементів, наприклад поршнів або циліндрів, відповідно, забезпечені повідками, виконаними у вигляді важелів, кінці яких знаходяться у відповідних напрямних обертання других елементів. UA 113953 C2 (12) UA 113953 C2 UA 113953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до машинобудування, зокрема до конструкцій та виробництва роторнопоршневих двигунів внутрішнього згоряння (РПДВЗ або РПД). Технічним рішенням, вибраним як прототип, є роторно-поршнева машина Ярошенка Ед. Вас. /8/. [Патент України на винахід № 86822, кл. С2 F02B 53/00, 57/00, 29.01.2007 від 25.05.2009]. Роторно-поршнева машина (РПМ), переважно роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння, щонайменше з однією секцією, являє собою нерухомий корпус із циліндричною порожниною, у якій із зазором концентрично встановлений ротор з вихідним валом. По торцях корпуса встановлені бічні кришки. Ротор являє собою круглу обойму-блок з встановленими кінематичними парами "циліндр-поршень". Вихідний вал перебуває в підшипниках, які знаходяться в бічних кришках корпуса. Між внутрішньою циліндричною поверхнею корпуса й зовнішньою поверхнею ротора є ущільнення, встановлені в пазах або канавках обойми-блока ротора безпосередньо біля торців циліндрів. У циліндрах встановлені поршні, що містять подовжені поршневі пальці (пальці-повідки), які через прорізи в стінках циліндра і ротора виходять за межі ротора і входять своїми кінцями (повідками) у кругові напрямні, що виконані в стінках бічних кришок. Напрямні у вигляді пазів або канавок, або буртиків і т.п. задають кругову траєкторію руху пальців і, отже, поршнів. У поршнях встановлені ущільнення між циліндром та поршнем, які виконані у вигляді поршневих кілець. Корпус, бічні кришки і їхні ущільнення скріплені між собою болтовими або шпильковими з'єднаннями. У корпусі виконані впускне вікно для впуску горючої суміші або повітря й випускне вікно для відводу газів, що відпрацювали. У корпусі також встановлена свіча запалювання робочої суміші або паливовпорскуюча форсунка. Робоча камера обмежена корпусом, циліндром, поршнем і їхніми ущільненнями. Недоліками двигуна-прототипу є малий крутний момент і недостатня потужність через: - мале плече прикладання крутної сили; - не повне використання сили згоряння палива; - недостатнє використання габаритних розмірів та об'єму двигуна для розміщення збільшених, телескопічних або додаткових робочих камер кінематичних пар "циліндр-поршень"; - складність, громіздкість й підвищену масу повідкового механізму й ротора; В основу винаходу поставлена задача вдосконалення роторно-поршневої машини шляхом: 1) виконання поршня, пальця поршня й повідка однією U-подібною деталлю або однією Uподібною складальною одиницею; 2) установки впускного та випускного вікон в корпусі або в днищі (основі) корпуса, або в бічних кришках, або установки змішано: одне вікно - в корпусі або в днищі (основі) корпуса, а друге - в бічній кришці. 3) створення збільшених або телескопічних, або додаткових робочих камер; 4) спрощення конструкції повідкового механізму й ротора. І, таким чином, забезпечити: - збільшення плеча прикладання крутної сили і, отже, крутного моменту; - збільшення ефективної та літрової потужності машини; - збільшення частки корисного використання габаритних розмірів та об'єму; - зменшення матеріалоємності й трудомісткості виготовлення; - збільшення надійності роторно-поршневої машини. - підвищення компактності; - спрощення конструкції РПМ. Поставлена задача вирішується тим, що в роторно-поршневій машині, переважно в роторно-поршневому двигуні внутрішнього згоряння, щонайменше з однією секцією, що містить корпус з днищем (основою) або без нього і циліндричну порожнину, у якій знаходиться вихідний вал, пов'язаний з ротором, спорядженим поршнями з поршневими пальцями та повідками і циліндрами, що створюють кінематичні пари "циліндр-поршень" і мають (циліндр та поршень) можливість обертання (кругового обертового руху) по різних кругових траєкторіях у циліндричній порожнині й зворотно-поступального руху один відносно одного, свічу запалювання або паливовпорскуючу форсунку, одну або дві бічні кришки, впускне і випускне вікна, а також камери в циліндрах та їхні ущільнення, встановлені між корпусом і ротором і ще між циліндром і поршнем, при цьому одні з елементів кінематичних пар, наприклад циліндри або поршні, мають можливість обертання (кругового обертового руху) по колу (окружності), концентричному циліндричній порожнині, а другі елементи, наприклад поршні або циліндри, відповідно, мають можливість обертання (кругового обертового руху) по замкнутій круговій 1 UA 113953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 траєкторії, що задається їхніми подовженими пальцями з повідками і напрямними їхнього обертання (кругового обертового руху повідків), виконаними в днищі (основі) корпуса та в бічній кришці або в двох бічних кришках у вигляді, наприклад, пазів, канавок, буртиків тощо, а повідки встановлені в напрямних з можливістю обертання (кругового обертового руху) по них і провертання в них сусідніх повідків на певний кут один відносно одного, відповідно до винаходу подовжені пальці других елементів, наприклад поршнів або циліндрів, відповідно, забезпечені повідками, виконаними у вигляді важелів (часто Г-подібних), кінці яких знаходяться у відповідних напрямних обертання (кругового обертового руху) других елементів, при цьому їхні пальці та важелі з повідками виконані, як одне ціле однією U-подібною деталлю або однією Uподібною складальною одиницею, а ще напрямні виконані, як можна подалі від вихідного вала. Крім вищевказаних основних істотних ознак, є додаткові альтернативні істотні ознаки, які характеризують роторно-поршневу машину в окремих випадках. Г-подібні важелі знаходяться в пазах або канавках, що виконані в стінках ротора, і які є напрямними прямолінійного руху важелів, поршневих пальців та поршнів відносно циліндрів ротора. На кінцях Г-подібних важелів (повідків) встановлені втулки, які мають можливість котитися в напрямних обертання (кругового обертового руху) других елементів. Напрямні других елементів виконані в днищі (основі) корпуса та в боковій кришці або в бокових кришках. Траєкторії обертання одних та других елементів виконані у вигляді окружностей, а їхні центри зміщені один відносно одного на певну відстань Е (е) - ексцентриситет машини, що відповідають двотактним машинам. Траєкторії обертання одних з елементів кінематичних пар, наприклад циліндрів або поршнів, відповідно, є окружності, а траєкторії обертання других елементів, наприклад поршнів або циліндрів, відповідно, - замкнуті кругові фігури у вигляді скруглених правильних і неправильних багатокутників або різноманітних еліпсоподібних фігур з ділянками, виконаними "від руки" на основі досвіду та експериментних даних, що відповідають чотиритактним та більш (багато) тактним машинам. Впускне та випускне вікна виконані в корпусі або в днищі (основі) корпуса, або в бічних кришках, або виконані змішано: одне вікно виконане в корпусі або в днищі (основі) корпуса, а друге - в бічній кришці. В роторі при незмінному його діаметрі створені збільшені або телескопічні, або додаткові робочі камери. Роторно-поршнева машина характеризується всіма можливими комбінаціями вищевказаних істотних ознак. Крім викладених є й інші можливі уточнення в розвиток ознак роторно-поршневої машини. Всі вищевказані істотні ознаки знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з досягнутим технічним результатом. Новими технічними властивостями (технічним результатом) машини є: - збільшення ефективної та літрової потужності через збільшення величини плеча (за рахунок довжини важеля) прикладання крутної сили, а отже, збільшення крутного моменту на вихідному валу; - збільшення ефективної та літрової потужності за рахунок збільшення частки корисного використання габаритних розмірів та об'єму двигуна; - зменшення маси й габаритних розмірів, підвищення компактності й спрощення конструкції, що відбуваються через установку не матеріалоємних, легких і малогабаритних пальців, поршнів або циліндрів, відповідно, та їхніх важелів з повідками; - зменшення вартості, завдяки зменшенню трудомісткості й спрощенню технології виготовлення; - підвищення надійності, завдяки застосуванню простих по конструкції пальців других елементів та їхніх важелів з повідками. Винахід пояснюється кресленнями, на яких представлені: фіг. 1 - поперечний розріз роторно-поршневого двотактного чотирициліндрового карбюраторного або дизельного двигуна з радіальним повідковим механізмом /для опису до БВ/; фіг. 2 - поперечний розріз роторно-поршневого двотактного чотирициліндрового карбюраторного або дизельного двигуна з паралельним повідковим механізмом /для опису до БВ/; фіг. 3 - поперечний розріз роторно-поршневого двотактного чотирициліндрового карбюраторного або дизельного двигуна з кутовим повідковим механізмом /для опису до БВ/; 2 UA 113953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фіг. 4 - поперечний розріз роторно-поршневого двотактного чотирициліндрового інжекторного двигуна з кутовим повідковим механізмом /для опису до БВ/; фіг. 5. - поздовжній розріз роторно-поршневого чотирициліндрового двигуна з U-подібним повідковим механізмом /для опису до БВ/; Далі описані варіанти конструкцій виконання пропонованих двигунів (карбюраторного, інжекторного або дизельного типів) з важелями та повідками поршневих пальців U-подібних механізмів привода вихідних валів (див. фіг. 1-5). Двигун містить корпус 1 із циліндричною порожниною 2, в якій з певним зазором Z концентрично встановлений ротор 3 з вихідним валом 4 відбору потужності. Корпус 1 містить у собі концентрично розташовані обичайки 5 і 6, між якими встановлені розпірки 7 з рядом отворів у них для проходження охолоджуючої рідини (охолоджувача). По торцях корпуса перебувають його днище (основа) 8 і бічна кришка 9 або бічні кришки 8 і 9 при відсутності днища (основи) корпуса. Обичайки корпуса, його днище (основа) й кришка або дві кришки, коли корпус не має днища (основи), спільно утворюють порожнини 10 для охолоджуючої рідини, наприклад води, що подається у двигун через штуцер 11, а потім виходить із двигуна через штуцер 12. У корпусі також знаходяться для впуску горючої суміші або повітря впускне вікно 13 і випускне вікно 14 для видалення з камери 15 робочого циліндра 16 газів, що відпрацювали. Ротор 3 являє собою обойму (блок циліндрів) 17 з встановленими циліндрами 16. Циліндри можуть встановлюватися в роторі радіально (див. фіг. 1), паралельно зі зсувом щодо радіуса ротора (див. фіг. 2) або під певним кутом до радіуса ротора (див. фіг. 3-4). Вал 4 встановлений у кришках 8 і 9 на підшипниках ковзання 18 і 19. На валу розміщений кулачок 20, що кінематично з'єднаний зі штоком 21 для приведення в дію механізму запалювання зі свічкою 22 (для двигунів карбюраторного та інжекторного типів) або механізму подачі палива через форсунку 23 у камеру 15 робочого циліндра (для двигунів інжекторного та дизельного типів). Можливі варіанти двигунів, де відсутній кулачковий механізм, а приведення в дію механізму запалювання або механізму подачі палива здійснюється по командах відповідних датчиків. Між корпусом і ротором, безпосередньо біля торців циліндрів з боку корпуса, перебувають ущільнення 24 і 25, виконані у вигляді кілець або півкілець із торцевою циліндричною поверхнею з боку циліндричної порожнини корпуса, які встановлені в пазах обойми 17 ротора. При необхідності під кільцями встановлюються плоскі пружини-експандери. У нашому варіанті виготовлення двигуна (див. фіг. 5) циліндри 16 скріплені між собою в обойму 17 за допомогою двох дисків 26 і бандажа 27. Можливі варіанти двигуна, де обойма (блок циліндрів) 17 ротора виготовлена однією деталлю за допомогою лиття. У циліндрах перебувають поршні 28 з ущільнюючими поршневими кільцями 29 та подовженими поршневими пальцями 30. На кінцях поршневого пальця 30 жорстко встановлені Г-подібні важелі 94 з повідками 31. Повідки знаходяться у напрямних 62 обертання (кругового обертового руху) поршня, виконаних в днищі (основі) корпуса 8 та бічній кришці 9 або у бічних кришках 8 і 9. При цьому поршень 28, поршневий палець 30 з важелями 94 та повідками 31, що встановлені на кінцях 95 важеля, можуть бути виконаними, як одне ціле - однією U-подібною деталлю або U-подібною складальною одиницею. Повідки 31 з важелями 94, поршневі пальці 30 з поршнями 28 в зборі мають можливість обертання (кругового обертового руху) по напрямних 62. Сусідні повідки з важелями та поршневі пальці з поршнями в зборі (сусідніх поршнів) мають також можливість провертання в цих напрямних одні відносно одних на певний кут. Напрямні 62, повідки 31 з важелями 94 задають траєкторію обертання (кругового обертового руху) поршневих пальців 30 і, отже, поршнів 28 у вигляді кола (окружності), центр якого зміщений на певну відстань - ексцентриситет Е (e) двигуна щодо осі вихідного вала й ротора. Тут можливі траєкторії у вигляді інших замкнутих кругових фігур, як неправильних окружностей, скруглених правильних і неправильних багатокутників та еліпсів з ділянками, виконаними "від руки" на основі досвіду та експериментних даних. Центри таких траєкторій можуть співпадати (збігатися) або не співпадати (не збігатися) з віссю вихідного вала й ротора. Між корпусом і бічними кришками встановлені ущільнення 43 і 44 у вигляді кільцевих прокладок. Корпус, бічні кришки й ущільнення скріплені між собою болтовими або шпильковими з'єднаннями 45. 3 UA 113953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Камера 15 робочого циліндра обмежена корпусом 1, циліндром 16, поршнем 28 з поршневими кільцями 29 і ущільненнями 24 і 25. Сама верхня частина камери є камерою 48 згоряння (простір над поршнем при положенні поршня у верхній точці (ВТ) циліндра). З метою подовження часу на випуск газів, що відпрацювали, продувку циліндра й впуск горючої суміші або свіжого повітря, у двигунах передбачені перепускні вибірки 49 впускного вікна й 50 - випускного вікна, виконані у внутрішній обичайці 5 корпуса. Проти пригоряння ущільнюючих кілець 24 і 25 служить поріг 57 і його експандер 52. Поріг утоплює у пазах ротора ущільнюючі кільця щораз, коли вони перебувають під його впливом, наприклад, у нижній частині циліндричної порожнини корпуса, й цим сприяє руху кілець у пазах ротора та усуває їхнє пригоряння. В днищі (основі) корпуса або в бічній кришці встановлений штуцер 55 для підведення мастила у середину двигуна й штуцер 56 для відводу мастила із двигуна. Роль маховика у двигуні може виконувати обойма (блок) циліндрів 17 ротора 2, як найбільш массивна частина (деталь), що обертається. При необхідності можлива установка маховика на вихідному валу 4. Робочі поверхні деталей, які труться, наприклад ущільнюючих кілець 24 і 25, циліндричної порожнини 2 корпуса й т.п., можуть бути покриті твердим хромом або молібденом, або керамічним покриттям. Розглянемо роторно-поршневий двотактний чотирициліндровий двигун внутрішнього згоряння (карбюраторного, інжекторного або дизельного типу) з кутовим U-подібним повідковим механізмом у дії. При обертанні вала 4, обертається ротор 3 і, отже, обертається обойма 17 із циліндрами 16, поршнями 28 з пальцями 30, що перебувають у циліндрах, та важелями 94 з повідками 31, які встановлені в напрямних 62. При цьому обойма ротора з жорстко встановленими циліндрами обертається на вихідному валу навколо центра О - центра циліндричної порожнини корпуса, а поршні з пальцями та важелями з повідками в зборі обертаються по своєму колу (окружності) навколо центра A - центра траєкторії їхнього обертання. Центри О та А перебувають на відстані Е (e) (ексцентриситету двигуна) один від одного. Одночасно поршні 28 переміщаються в циліндрах 16. При обертанні ротора, ущільнюючі кільця 24 і 25, під дією виникаючих при цьому відцентрових сил, а також сил пружин-експандерів щільно притискуються до поверхні циліндричної порожнини корпуса, забезпечуючи герметичність камери циліндра. Почнемо з моменту подачі горючої суміші або свіжого повітря в камеру 15 робочого циліндра двигуна. Розглянутий циліндр перебуває в нижній частині циліндричної порожнини корпуса. Його важелі 94 з повідками 31, що перебувають в напрямних 62, переміщають по колу (окружності) поршень 28, а в циліндрі 16 переміщають поршень від нижньої точки циліндра до верхньої точки циліндра (вгору від центра ротора). Через впускне вікно 13 у замкнутий простір - робочу камеру 15 і камеру 48 згоряння з карбюратора подається горюча суміш для двигуна карбюраторного типу або з очищувачівнагнітачів повітря під певним тиском надходить свіже повітря для двигунів інжекторного і дизельного типів. При подальшому обертанні вихідного вала 4 і ротора 3, впускне вікно 13 і його вибірка 49 закриваються бандажем 27 обойми 17 ротора. Робоча суміш, что утворилася в двигуні карбюраторного типу в результаті змішання горючої суміші з залишковими газами попереднього робочого циклу, або повітря, що надійшло в робочу камеру 15 двигунів інжекторного і дизельного типів, стискуються. Тут в інжекторному двигуні відбувається впорск палива та утворення робочої суміші в результаті змішання палива з залишковими газами попереднього робочого циклу. Температура створеної робочої суміші в камерах двигунів карбюраторного і інжекторного типів підвищується. Температура повітря в робочій камері двигуна дизельного типу в зв'язку з його високим ступенем стиснення різко і значно підвищується до високих показань. При досягненні поршнем верхньої точки циліндра, відбувається запалювання робочої суміші за допомогою запальної свічі 22 в двигунах карбюраторного і інжекторного типів або відбувається вприскування палива через форсунку 23 в двигуні дизельного типу і його запалювання, займання, загоряння та спалювання від високої температури стисненого тут повітря. Робоча суміш в карбюраторному і інжекторному двигунах запалюється від електричної іскри, а паливо в дизельному двигуні запалюється від високої температури стисненого повітря. Під дією тиску газів, що утворилися при цьому, поршень переміщається в циліндрі до нижньої точки циліндра (вниз до центра ротора) й одночасно обертається в напрямних 62 по колу (окружності). Він за допомогою поршневого пальця 30 з важелем 94 та повідком 31, діючи на стінки циліндра та ротора, обертає ротор 3 з вихідним валом 4, виконуючи при цьому корисну роботу. 4 UA 113953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При подальшому обертанні вала з ротором, обсяг камери робочого циліндра збільшується, а тиск газів у ній зменшується. Камера 15 робочого циліндра підводиться до випускного вікна 14 і його вибірки 50. Гази, що відпрацювали, видаляються із двигуна. Завдяки перепускним вибіркам 49 і 50, що розширюють робочу зону впускного і випускного вікон, відбуваються з'єднання зазначених вікон через камеру 15 і продувка камери робочого циліндра горючою сумішшю в двигуні карбюраторного типу або повітрям в двигунах інжекторного і дизельного типів, що надійшли із впускного вікна. Обертаючись далі, ротор своїм бандажем 27 обойми 17 перекриває випускне вікно 14 і камера 15 підводиться безпосередньо до впускного вікна 13. Процес безупинно повторюється, чим забезпечується робота двигуна й одержання на його вихідному валу відбору потужності необхідного зусилля. Розглянемо роторно-поршневий чотиритактний чотирициліндровий двигун внутрішнього згоряння (карбюраторного, інжекторного або дизельного типу) з кутовим U-подібним повідковим механізмом у дії. Напрямні 62, що виконані по еліпсу, повідки 31 з важелями 94 задають траєкторію обертання (кругового обертового руху) поршневих пальців 30 і, отже, поршнів 28 у вигляді еліпса. Центр А еліпса може співпадати (збігатися) або не співпадати (не збігатися) з центром О вихідного вала й ротора, тобто перебувати на відстані Е (e) - ексцентриситету двигуна один відносно одного. При обертанні вала 4, обертається ротор 3 і, отже, обертається обойма 17 із циліндрами 16, поршнями 28 з пальцями 30, що перебувають у циліндрах, та важелями 94 з повідками 31, які встановлені в напрямних 62. При цьому обойма ротора з жорстко встановленими циліндрами обертається на вихідному валу по колу (окружності) навколо центра О, а поршні з пальцями та важелями з повідками в зборі обертаються по еліпсу навколо центра А. Одночасно поршні 28 переміщаються в циліндрах 16. При обертанні ротора, ущільнюючі кільця 24 і 25, під дією виникаючих при цьому відцентрових сил, а також сил пружин-експандерів щільно притискуються до поверхні циліндричної порожнини корпуса. Почнемо з моменту подачі горючої суміші або свіжого повітря в робочу камеру 15 циліндра двигуна. Розглянутий циліндр знаходиться у нижній частині циліндричної порожнини корпуса. Його поршень перебуває у верхній точці циліндра. Поршневий палець з важелями 94 та повідками 31, які перебувають в еліпсоподібних напрямних (52, переміщають по еліпсу поршень 28, а в циліндрі 16 переміщають поршень від верхньої точки циліндра до нижньої точки циліндра (вниз до центра ротора). Через впускне вікно 13 у замкнутий простір - робочу камеру 15 і камеру 48 згоряння з карбюратора надходить горюча суміш для двигуна карбюраторного типу або з очищувачівнагнітачів повітря надходить свіже повітря для двигунів інжекторного і дизельного типів. Відбувається процес впуску. Поводок 31 проходить першу чверть еліпсоподібної траєкторії обертання. При досягненні поршнем нижньої точки циліндра та подальшому обертанні вихідного вала 4 і ротора 3, впускне вікно 13 і його вибірка 49 закриваються бандажем 27 обойми 17 ротора. Поршневий палець з важелями 94 та повідками 31, які перебувають в еліпсоподібних напрямних 62, переміщає по еліпсу поршень 28, а в циліндрі 16 переміщає поршень від нижньої точки циліндра до верхньої точки циліндра (вгору до центра ротора). Робоча суміш, що утворилася в двигуні карбюраторного типу, або повітря, що надійшло в робочу камеру 15 двигунів інжекторного і дизельного типів, стискуються. Відбувається процес стиснення. При стисненні в інжекторному двигуні відбувається впорск палива та утворення робочої суміші. Температура створеної робочої суміші в камерах двигунів карбюраторного і інжекторного типів підвищується. Температура повітря в робочій камері двигуна дизельного типу різко і значно підвищується до високих позначок. Поводок 31 проходить другу чверть еліпсоподібної траєкторії обертання. При досягненні поршнем верхньої точки циліндра, відбувається запалювання робочої суміші за допомогою запальної свічі 22 в двигунах карбюраторного і інжекторного типів або відбувається вприскування палива через форсунку 23 в двигуні дизельного типу і його запалення від високої температури стисненого тут повітря. Робоча суміш в карбюраторному і інжекторному двигунах запалюється від електричної іскри, а паливо в дизельному двигуні запалюється від високої температури стисненого повітря. Відбувається запалювання, займання, загоряння та спалювання робочої суміші або палива. Під дією тиску газів, що утворилися при запалюванні та подальшому згорянні, поршень переміщається в циліндрі до нижньої точки циліндра (вниз до центра ротора) й одночасно обертається в напрямних 62 по еліпсу. Він за допомогою поршневого пальця 30 з важелями 94 та повідками 31, діючи на стінки циліндра та ротора, обертає ротор з вихідним валом 4. 5 UA 113953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 виконуючи при цьому корисну роботу. Відбувається процес робочого ходу. Поводок 30 проходить третю чверть еліпсоподібної траєкторії обертання. При подальшому обертанні вала з ротором, обсяг камери робочого циліндра збільшується, а тиск газів у ній зменшується. Камера робочого циліндра підводиться до випускного вікна 14 і його вибірки 50. Поршень досягає нижньої точки циліндра. Гази, що відпрацювали, видаляються із двигуна. В подальшому поршень рухається від нижньої точки циліндра до верхньої точки циліндра (вгору від центра ротора) та остаточно видаляє з робочої камери гази, що відпрацювали. Відбувається процес випуску. Поводок 31 проходить четверту (останню) чверть еліпсоподібної траєкторії обертання. З метою підвищення ступеня наповнення циліндра, в даний момент одночасно відкриті вибірки випускного і впускного вікон. Відбувається з'єднання зазначених вікон через камеру 15 або так зване "перекриття вікон". У нашому випадку спостерігається перекриття випускного і впускного вікон. Чим повніше буде очищений циліндр від газів, що відпрацювали, і чим більше надійде в нього свіжого заряду, тим більше можна буде отримати корисної роботи за робочий цикл. Обертаючись далі, ротор своїм бандажем 27 обойми 17 ротора перекриває випускне вікно 14, а камера 15 підводиться безпосередньо до впускного вікна 13. Відбувається новий процес впуску. Процеси робочих циклів безупинно повторюються, чим забезпечується робота двигуна й одержання на його вихідному валу відбору потужності необхідного зусилля. Роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння (карбюраторного, інжекторного або дизельного типу) з радіальним або паралельним, або кутовим U-подібним повідковим механізмом може бути двотактним або чотиритактним, або більш (багато)тактним за один або за відповідну частину оберту вихідного вала, залежно від кругової замкнутої форми напрямних 62 повідкового механізму. РПДВС може бути одноциліндровим, що недоцільно, або двоциліндровим, або трициліндровим, або чотирициліндровим, або більш (багато)циліндровим в залежності під можливості розміщення циліндрів в роторі та практичної доцільності. Покажемо основні й додаткові істотні ознаки винаходу більш детально, стосовно до варіанта виконання машини. Роторно-поршнева машина, переважно роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння, щонайменше з однією секцією, має загальні із прототипом відомі ознаки, а саме: містить корпус 1, включаючи його циліндричну порожнину 2 і днище (основу) 8, в деяких варіантах виготовлення, або без нього. В корпусі знаходяться свічка запалювання 22 або паливовпорскуюча форсунка 23, впускне 13 і випускне 14 вікна. По торцях корпуса розміщені бічні кришки 8 та 9. У циліндричній порожнині 2 корпуса знаходиться вихідний вал 4 відбору потужності, на якому жорстко встановлений ротор 3. Ротор у вигляді круглої обойми 17, оснащеної циліндрами 16 і поршнями 28, які разом створюють кінематичні пари "циліндрпоршень". Циліндри й поршні обертаються в циліндричній порожнині 2 корпуса 1 по різних траєкторіях і одночасно рухаються зворотно-поступально один відносно одного. Корпус 1, циліндр 16 і поршень 28 утворять замкнутий простір - робочу камеру 15 з камерою 48 згоряння. Між корпусом 1 і ротором 3 установлені ущільнення 24 і 25, а між циліндром 16 і поршнем 28 установлені ущільнюючі поршневі кільця 29 робочої камери 75 і камери 48 згоряння. Одні з елементів, що створюють кінематичні пари, циліндри 16 обертаються по колу, концентричному циліндричній порожнині 2, а другі елементи - поршні 28 обертаються по траєкторії, що задається поршневими пальцями з повідками 31 та їхніми напрямними 62, виконаними в днищі (основі) 8 корпуса 1 і в бічній кришці 9 або у бічних кришках 8 і 9 у вигляді пазів, канавок, буртиків і т.п. Повідки 31, що жорстко розміщені на кінцях 95 важелів 94 поршневих пальців 30, встановлені в напрямних 62 з можливістю кругового обертання по них, а також провертання сусідніх повідків інших сусідніх поршнів в напрямних 62 на певний кут один відносно одного. Пропонована роторно-поршнева машина має нові ознаки, які відрізняють заявлений об'єкт винаходу від прототипу, а саме: На кінцях поршневих пальців 30 жорстко встановлені Г-подібні важелі 94, кінці 95 яких споряджені повідками 31, що знаходяться у напрямних 62 обертання поршнів. Поршень 28, поршневий палець 30 та його важелі 94 з повідками 31 виконуються, як одне ціле, однією Uподібною деталлю або складальною одиницею. Для збільшення крутного моменту двигуна необхідне збільшення плеча прикладання крутної сили до вихідного вала. В нашому випадку плече прикладання крутної сили до вихідного вала 6 UA 113953 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 пов'язане з довжиною Г-подібного важеля 94. Для цього необхідне збільшення довжини важеля, а напрямні 62 необхідно виконувати, як можна, подалі від вихідного вала. Крім вищевказаних основних істотних ознак, є додаткові альтернативні істотні ознаки, які характеризують роторно-поршневу машину в окремих випадках. Для гарантійного відносного прямолінійного руху поршнів в циліндрах, Г-подібні важелі 94 знаходяться в пазах або канавках 96, що виконані в стінках ротора, і які є напрямними прямолінійного руху важелів поршневих пальців та поршнів відносно циліндрів ротора. З метою зменшення тертя, на повідках 31 кінців 95 Г-подібних важелів 94 встановлені втулки 70, які мають можливість котитися в напрямних 62 обертання (кругового обертового руху) других елементів. Напрямні 62 обертання других елементів виконані в днищі (основі) 8 корпуса та в боковій кришці 9 або в бокових кришках 8 та 9. Траєкторії обертання одних та других елементів мають вигляд окружностей, а їхні центри О та А, відповідно, зміщені один відносно одного на певну відстань Е (е) - ексцентриситет машини, що відповідають двотактним машинам. Траєкторії обертання одних з елементів кінематичних пар, наприклад циліндрів або поршнів, відповідно, є окружності, а траєкторії обертання других елементів, наприклад, поршнів або циліндрів, відповідно, - замкнуті кругові фігури мають вигляд скруглених правильних і неправильних багатокутників або різноманітних еліпсоподібних фігур з ділянками, виконаними "від руки" на основі досвіду та експериментних даних, що відповідають чотиритактним та більш (багато) - тактним машинам. Для кращого впуску горючої суміші в карбюраторному двигуні або повітря в інжекторному і дизельному двигунах та випуску газів, що відпрацювали, впускне 13 та випускне 14 вікна можуть бути виконаними в корпусі 1 або в днищі (основі) 8 корпуса, або в бічних кришках 8 та 9, або виконані змішано: одне вікно встановлене в корпусі 1 або в днищі (основі) 8 корпуса, а друге - в бічній кришці 9. З метою підвищення потужності двигуна за рахунок збільшення його літражу при постійних габаритних розмірах, в роторі 3 можуть бути створені збільшені або телескопічні, або додаткові робочі камери 15. В пропонованому роторно-поршневому двигуні спрощені конструкції повідкового механізму й ротора. Наслідком нових технічних властивостей (технічного результату) роторно-поршневої машини є її нові споживчі властивості, а саме: - збільшення крутного моменту; - збільшення потужності роторно-поршневої машини; - підвищення компактності; - спрощення конструкції; - зменшення вартості. Джерела інформації: 1. Анохин В.И. Отечественные автомобили. М., Машиностроение, 1964. 2. Артамонов М.Д. и Панкратов Г.П. Теория, конструкция и расчёт автотракторных двигателей. М, Машиностроение, 1963. 3. Белкин А.И. Автомобиль "Москвич - 2140". М., Машиностроение, 1985. 4. Болтинский В.Н. Автотракторные двигатели. М., Сельхозгиз, 1938. 5. Вихерт М.М. и др. Конструкция и расчёт автотракторных двигателей. М., Машиностроение, 1964. 6. Орлин А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. М., Машиностроение, 1970. 7. Ханин Н.С. и Чистозвонов С.В. Автомобильные роторно-поршневые двигатели. "Машгиз". 1964. 8. Ярошенко Е.В. Роторно-поршнева машина Ярошенка Ед. Вас. Патент України на винахід № 86822, кл. С2 F02B 53/00, 57/00, 29.01.2007 від 25.05.2009" (прототип). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Роторно-поршнева машина, переважно роторно-поршневий двигун внутрішнього згоряння, щонайменше з однією секцією, що містить корпус із циліндричною порожниною, у якій знаходиться вихідний вал, пов'язаний з ротором, спорядженим поршнями, поршневими пальцями з повідками і циліндрами, що створюють кінематичні пари "циліндр-поршень", які мають можливість обертання, а саме кругового обертового руху, по різних кругових траєкторіях 7 UA 113953 C2 5 10 15 20 25 30 35 у циліндричній порожнині й зворотно-поступального руху одного відносно другого, свічку запалювання або паливовпорскуючу форсунку, або свічку запалювання та паливовпорскуючу форсунку, бічні кришки, впускне і випускне вікна, а також робочі камери в циліндрах та їхні ущільнення, встановлені між корпусом і ротором і ще між циліндром і поршнем, при цьому одні з елементів кінематичних пар, наприклад циліндри або поршні, мають можливість обертання, а саме кругового обертового руху, по колу, концентричному циліндричній порожнині, а другі елементи, наприклад поршні або циліндри, відповідно, мають можливість обертання, а саме кругового обертового руху, по замкнутій круговій траєкторії, що задається їхніми подовженими пальцями з повідками і напрямними їхнього обертання, а саме кругового обертового руху, виконаними в днищі корпуса та в бічній кришці або в двох бічних кришках у вигляді, наприклад, пазів, канавок, буртиків тощо, а повідки встановлені в напрямних з можливістю обертання, а саме кругового обертового руху, по них і провертання в них сусідніх повідків на певний кут одного відносно другого, подовжені пальці других елементів, наприклад поршнів або циліндрів, відповідно, забезпечені повідками, виконаними у вигляді важелів, переважно Г-подібних, кінці яких знаходяться у відповідних напрямних обертання, а саме кругового обертового руху, других елементів, при цьому їхні пальці та важелі з повідками виконані, як одне ціле однією U-подібною деталлю або однією U-подібною складальною одиницею. 2. Роторно-поршнева машина за п. 1, яка відрізняється тим, що Г-подібні важелі знаходяться в пазах або канавках, що виконані в стінках ротора, і які є напрямними прямолінійного руху важелів, поршневих пальців та поршнів відносно циліндрів ротора. 3. Роторно-поршнева машина за п. 1, яка відрізняється тим, що на кінцях Г-подібних важелів встановлені втулки, які мають можливість котитися в напрямних обертання, а саме кругового обертового руху, других елементів. 4. Роторно-поршнева машина за п. 1, яка відрізняється тим, що напрямні других елементів виконані в днищі корпуса та в боковій кришці або в бокових кришках. 5. Роторно-поршнева машина за п. 1, яка відрізняється тим, що траєкторії обертання одних та других елементів виконані у вигляді окружностей, а їхні центри зміщені один відносно одного на певну відстань Е (е) - ексцентриситет машини, що відповідає двотактним машинам. 6. Роторно-поршнева машина за п. 1, яка відрізняється тим, що траєкторії обертання одних з елементів кінематичних пар, наприклад циліндрів або поршнів, відповідно, є окружності, а траєкторії обертання других елементів, наприклад поршнів або циліндрів, відповідно, - замкнуті кругові фігури у вигляді округлених правильних або неправильних багатокутників, або різноманітних еліпсоподібних фігур, що відповідає чотиритактним та багатотактним машинам. 7. Роторно-поршнева машина за п. 1, яка відрізняється тим, що впускне та випускне вікна виконані в корпусі або в бічних кришках, або виконані змішано: одне вікно виконане в корпусі, а друге - в бічній кришці. 8. Роторно-поршнева машина за п. 1, яка відрізняється тим, що в роторі при незмінному його діаметрі створені збільшені або телескопічні, або додаткові робочі камери. 8 UA 113953 C2 9 UA 113953 C2 10 UA 113953 C2 11 UA 113953 C2 12 UA 113953 C2 13 UA 113953 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 14