Політорний двигун

Політорний двигун вн утрішнього згорання, який містить системи: живлення високоенергійним пальним, повітрям з турбонаддувом і вентиляцією картера та випуском відпрацьованих газів, охолодження, змащування, запалювання, пуску, який відрізняє ться тим, що торові циліндри то перетинаються між собою, то дотикаються, утворюючи блок у вигляді тунелю прямокутного перерізу, камери згорання обмежені боковими поверхнями і днищами відповідних поршнів, вздовж поршнів встановлено дугоподібні ущільнювачі, поршні з'єд 3 20233 утворюючи камери всмоктування і згорання робочої суміші. Відомий також роторний двигун внутрішнього згорання - нова японська модифікація двигуна Wankel-Renesis який встановлюється на автомобілях Ma zdaRx-8. [1] Це двохроторний двигун марки Ro80, (прототип) в якому є корпус з криволінійними профілями всередині у вигляді двохдугової епітрохоїди, опуклі трьохгранні ротори, нерухомі і рухомі синхронізуючі шестерні, ексцентриковий вал. Ущільнення корпусу з роторами, тобто камер згорання та інших виконані в середній частині з металокерамічного матеріалу Ferrotic твердістю 65HRC. Впускні канали збільшені по перерізах і розділені на частини, які керуються окремо, відкриваючись по ходу роторів. Випускні канали розташовані на бокових стінках камер обертання роторів. При обертанні роторів від дії тиску газів, що утворюються при згоранні пального, їх ущільнювачі на вершинах та з боків ковзають по внутрішніх поверхнях корпусу, герметизуючи камери, в яких відбувається робочий процес, аналогічний переривчасте - циклічному процесу поршневих двигунів. Перший роботоздатний роторний двигун створив інженер Ф. Ванкель. [2] Важливим і оригінальним його досягненням та інших винахідників кращи х роторних двигунів, також розглянутого вище, є відсутність кривошипне - шатунного механізму, який спричинює у поршневих двигуна х виникнення ударних сил інерції і моментів від них, тобто значні шкідливі вібрації та нерівномірність крутого моменту. Але двигун Ro80 має очевидні суттєві недоліки: в ньому не досягнуто повністю чистого обертання роторів, тобто по колу, тому що вони рухаються, копіюючи епітрохоїдні поверхні корпусу, здійснюючи ексцентричні коливання по складних траєкторіях. Внаслідок цього на кожний ущільнювач - ресорки і з'єднувальні деталі, діють швидкозмінні по величинах і напрямках сили. Вони спрямовані проти ходу роторів і до та від миттєвих центрів їх обертання. Найбільші сили виникають біля виступів внутрішніх поверхонь корпуса, на стиках дуг. Підвищених навантажень зазнають також ексцентрикові механізми. Врешті це призводить до залишкової деформації, стомлюючих напружень, поломок ресорок та інших деталей, виходу з ладу ротора, розгерметизації камер - аварії двигуна. Це підтверджується розрахунком стосовно ресорок: Епітрохоїдна поверхня має дві дуги або чотири їх кінці. За один оберт ротора ресорка одного ущільнювача частково два рази розгинається і два рази згинається - всього 4 розгинань - згинань. При 10тис. обертів за хвилину 40тис. р.з., а за годину - 2,4млн. При стендових випробуваннях цих двигунів протягом 800 годин, що відповідає лише 115тис. км.пробігу автомобіля - 1,92млрд р.з. Матеріал ресорок не витримує цього. Але очевидно з рекламною метою повідомлено, що ніби-то при випробуваннях 14-ти двигунів вийшов з ладу лише один через несправність ротора, хоч і це забагато - 7%. А в реальних умовах експлуатації буде ще більше тому, що ущільнення 4 роторів, корпусу складні по конструкції, недостатньо надійні, їх матеріал Ferrotik високотехнологічний, дорогий; епітрохоїдна поверхня корпусу несприятлива для відновлення при ремонті; переривчасто - циклічний робочий процес недосконалий по економічності і екологічності. Тобто, є потреба вдосконалення двигунів внутрішнього згорання, розробки і створення нової силової установки вільної в певній мірі від вказаних недоліків. Мета корисної моделі збільшення надійності та довговічності двигуна шляхом відмови від складної епітрохоїдної поверхні, трьохгранного ротора, недостатньо надійних ущільнень, ексцентрикового, кривошипне - шатунного, клапанного газорозподільного механізмів. Натомість поршням, які взаємно зрівноважені, розташовані діаметрально протилежно в шести тороїдних циліндрах, завдано повний обертальний рух по колах. Досягається це тим, що тороїдні циліндри то перетинаються, то доторкаються між собою, утворюючи блок у вигляді тунелю прямокутного перерізу, камери згорання обмежені боковими поверхнями і днищами відповідних поршнів, вздовж поршнів встановлено дуговидні ущільнювачі, поршні з'єднані з дисками попарно скріплених турбін, а саме: нагнітальне - вентиляційних зсередини тунелю і рекуперативних - зовні, закріплених на горизонтальних і вертикальних валах інтегруючого шестерінчастого механізму, спрямованих впоперек тунелю, якими приводиться приладдя систем через шестерінчасті передачі, а горизонтальні вали для приводу силових передач, коліс розташовані вздовж тунелю, в дисках нагнітальновентиляційних турбін виконано канали, які сполучені з впускними г-подібними каналами в поршнях, кільцеві ущільнювачі притиснуті пелюстковими пружинами до стінок у лабіринтах біля прорізів тороїдних циліндрів і на краях дисків турбін, з тороїдних циліндрів на рекуперативні турбіни зорієнтовані випускні сопла для відпрацьованих газів. Політорний двигун складається з таких частин: торові циліндри (1) роз'ємні по площинах більшого діаметра і з'єднані між собою в місцях доторкання та в місцях перетину; (Фіг.1) дуговидні поршні (2) всередині циліндрів, з компресійними і маслоз'ємними кільцями (3) на краях та з додатковими пружними дуговидними ущільнювачами (4), встановленими в повздовжньому рівчаку і з вп ускними г-подібними каналами (5); (Фіг.2) камери згорання (6) - порожнини всередині торових циліндрів між відповідними поршнями; диски турбін (7) з каналами (8); нагнітальне-вентиляційні турбіни (9); рекуперативні турбіни (10); горизонтальні вали (11) спрямовані впоперек тунелю; вертикальні вали (12) спрямовані впоперек тунелю; (Фіг.5) похилі вали (13); (Фіг.3) горизонтальні вали силових передач і коліс (14) спрямовані вздовж тунелю; інтегруючий шестерінчастий механізм (15) з храповиком (16) для пускової рукоятки; 5 20233 кільцеві ущільнювачі (17) дисків і торових циліндрів; пелюсткові пружини (18) кільцевих ущільнювачів; (Фіг.4) випускні сопла (19); паливний насос (20); водяний насос (21); розподільник запалювання (22); компресор (23); масляний насос (24); стартер - генератор (25). Політорний двигун працює так: Для пуску його стартером - генератором (25) в режимі стартера, чи за допомогою пускової рукоятки і храповика (16) приводиться в рух інтегруючий шестерінчастий механізм (15), дуговидні поршні (2), паливний насос (20), розподільник запалювання (22), масляний насос (24) та інше обладнання систем. В певні миттєвості повного обартального руху між боковими поверхнями і днищами відповідних поршнів всередині торових циліндрів (1) утворюються камери згорання (6), куди впорскується пальне, розпиляється і змішується з повітрям, утворюючи паливну суміш. Від електричної іскри, яка виробляється системою запалювання, паливна суміш запалюється в порядку виникнення камер згорання, роботи циліндрів. Гази, які утворюються від згорання паливної суміші, тиснуть на днища поршнів. Від цього виникають пари колових сил, спрямованих під кутами 90 градусів до радіусів дисків турбін (7). (На відміну від змінних, значно менших аналогічних кутів, результуючи х сил в традиційних поршневих, роторних, газотурбінних двигунах). Диски турбін обертають вали шестерінчастого механізму і через них - силові передачі, колеса, які на креслені не показані. Частка газів, що потрапляють всередину тунелю в результаті зношування кільцевих ущільнювачів (17) після довготривалої експлуатації двигуна, видаляються нагнітальне - вентиляційними 6 турбінами (9) і спрямовуються в камери згорання (6). Основна частина відпрацьованих газів виходить крізь випускні сопла (19) на лопатки рекуперативних турбін (10), віддаючи їм енергію, а далі через випускні труби і глушник - в атмосферу. Отже, в політорному двигуні відсутні зворотньо-поступальний рух поршнів, кривошипношатунний, клапанний газорозподільний, ексцентриковий механізми, які інтенсивно зношуються і потребують періодично виконання трудомістких дорогих ремонтів. Але залишено надійний спосіб ущільнення поршнів і циліндрів традиційним способом по циліндричних поверхнях із застосуванням компресійних і маслоз'ємних кілець та встановлено додатково дуговидні ущільнювачі (4) вздовж поршнів для герметизації камер згорання і запобігання проникненню газів у суміжні циліндри. А кільцеві ущільнювачі торових циліндрів і дисків турбін контактують з ними по кругови х площинах лабіринтів, а не по складній двохдуговій епітрохоїдній поверхні, як у роторному двигуні. Вона після зношування несприятлива для відновлення при ремонті. Незначне зношування дисків турбін і кільцевих ущільнювачів компенсується притисканням пелюстковими пружинами (18). Завдяки цьому і використанню жаростійких матеріалів в ущільненнях надійність та довговічність політорного двигуна збільшена. З викладеного слідує, що політорний двигун це новий корисний оригінальний тип багатоциліндрового двигуна внутрішнього згорання, який суттєво відрізняється від відомих поршневих, роторних і газотурбінних двигунів, в тому числі розглянути х аналогів і прототипу. Література: 1. Ж. Motor News, №3, 2003р., с.56 -58. 2. Белов П.М. и др. Двигатели армейских машин. 4.1. Теория. М., Воениздат, 1971р. с.498. 7 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 20233 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601