Все самое интересное скрывается в деталях!

Основной конструктивный принцип роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания «ЯРЕДВАС»: рабочие цилиндры и их поршни установлены в роторе под определённым углом к радиусу цилиндрической полости корпуса и вращаются вокруг выходного вала отбора мощности по различным круговым траекториям – преимущественно по окружностям и эллипсам, центры которых разнесены друг относительно друга на определённое расстояние–эксцентриситет Е (е) двигателя.

Вариант роторно-поршневого двигателя “ЯРЕДВАС” в разрозненном виде

Роторно-поршневой четырёхцилиндровый двигатель внутреннего сгорания карбюраторного, инжекторного или дизельного типов (см. фиг. 14, 22-26, 28, 31, 32, 34 и 68) содержит корпус 1 с цилиндрической полостью (цилиндром) 2, в которой с определённым зазором Z установлен ротор 3 с выходным валом 4.

Корпус 1 включает в себя концентрично расположенные обечайки 5 и 6, между которыми установлены распорки 7 с рядом отверстий в них для прохождения охлаждающей жидкости. По торцам корпуса находятся его полые боковые крышки 8 и 9.

Обечайки корпуса и боковые крышки образуют совместно полости 10 для охлаждающей жидкости, например, воды, которая подаётся через штуцер 11, а затем уходит из двигателя через штуцер 12.

В корпусе находятся для впуска топлива, топливовоздушной горючей смеси или воздуха впускное окно 13 и выпускное окно 14 для удаления отработавших газов.

Вал 4 с жёстко установленным на нём ротором 3 находится в крышках 8 и 9 на подшипниках скольжения 18 и 19. На валу имеется кулачёк 20, который кинематически соединён со штоком 21 для приведения в действие механизма подачи топлива через форсунку 23 в рабочую камеру 15 инжекторного или дизельного двигателей. Между корпусом и ротором, непосредственно в пазах торцов цилиндров, находятся уплотнения 24 и 25. Они выполнены в виде колец с торцевой цилиндрической поверхностью со стороны цилиндрической полости корпуса. Кольца установлены в пазах обоймы 17.

Ротор 3 представляет собой обойму (блок цилиндров) 17 со встроенными цилиндрами 16.

Цилиндры 16 скреплены между собой с помощью двух дисков 26 и бандажа 27, образуя совместно обойму. Они (диски) имеют прорези-направляющие 61 под пальцы-поводки поршней и размещены в обойме под определенным углом к радиусу цилиндрической полости корпуса.

В цилиндрах находятся поршни 28 с уплотняющими поршневыми кольцами 29 и поршневыми пальцами 30, которые на своих концах имеют поводки 31. Концы поршневых пальцев, т.е. поводки 31, находятся в круговых направляющих 62, выполненных во внутренних стенках боковых крышек в виде пазов, канавок, буртиков и т.п. Двигаясь (вращаясь) по ним, пальцы-поводки задают вращательное движение поршней вокруг выходного вала. Они (поршни с поршневыми пальцами) имеют возможность проворачиваться в направляющих 62 друг относительно друга на определённый угол. Направляющие 62 и поводки 31 задают траекторию движения поршневых пальцев и, следовательно, поршней в виде окружности, центр которой смещён на определённое расстояние - эксцентриситет Е (е) относительно центра выходного вала для двухтактных двигателей или в виде эллипса для четырёхтактных двигателей.

Вариант ротора в сборе роторно-поршневого двигателя «ЯРЕДВАС»

Между корпусом и боковыми крышками установлены уплотнения 43 и 44, которые выполнены в виде кольцевых прокладок. Корпус, крышки и уплотнения скреплены между собой шпилечными или болтовыми соединениями 45.

Камера цилиндра (в т.ч. рабочая камера 15 и камера сжатия 48) ограничена определённым участком поверхности цилиндрической полости 2 корпуса, цилиндром 16, поршнем 28 с поршневыми кольцами 29 и уплотнениями 24 и 25. Самая верхняя часть камеры цилиндра является камерой сгорания 48 (пространство над поршнем при положении поршня в верхней точке цилиндра). Участок поверхности цилиндрической полости корпуса, участвующий в создании камеры цилиндра, постоянно изменяется при вращении ротора и выходного вала.

Для обеспечения большего времени на впуск свежего воздуха, выпуск отработавших газов и продувку цилиндра в двигателе предусмотрены перепускные выборки 49 и 50, выполненные в корпусе.

От пригорания уплотнительных колец 24 и 25 служит порог 51 и его пружина-экспандер 52, выполненные в корпусе двигателя (см. фиг 14). Порог утапливает в пазах ротора уплотнительные кольца каждый раз, когда они находятся под его воздействием и этим способствует движению колец «без застоя».

С целью повышения крутящего момента и, соответственно, мощности двигателя, цилиндры в роторе устанавливаются под определённым углом к радиусу цилиндрической полости корпуса. При этом с увеличением до определённого значения угла установки цилиндра возрастают рычаг (плечо) и сила, которые создают крутящий момент на выходном валу двигателя .

Роторно-поршневые двухтактные и четырёхтактные двигатели внутреннего сгорания карбюраторного, инжекторного или дизельного типов отличаются друг от друга в основном конструкциями (формами) направляющих 62 вращения поршней вокруг выходного вала, а также количеством и месторасположением впускных 13 и выпускных 14 окон, свечей 22 зажигания и форсунок 23 впрыска топлива. Поршни двухтактных двигателей вращаются, в основном, по траекториям в виде окружностей, а поршни четырёхтактных двигателей вращаются по эллипсообразным траекториям.

Вариант обоймы ротора роторно-поршневого двигателя «ЯРЕДВАС»

Рассмотрим роторно-поршневой двухтактный четырёхцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (крбюраторного, инжекторного или дизельного типов) с угловым поводковым механизмом в действии (см. фиг. 22- 25).

При вращении вала 4, вращается ротор 3 и, следовательно, вращаются обойма 17 ротора с цилиндрами 16 и поршнями 28 с поршневыми кольцами 29 и пальцами-поводками 30-31, которые находятся в прорезях (направляющих) 61 цилиндров и в направляющих 62, выполненных во внутренних стенках боковых крышек. При этом обойма с жёстко встроенными цилиндрами вращается по окружности вокруг центра О на выходном валу 3, а поршни с пальцами-поводками вращаются вокруг центра А по направляющим 62, выполненным в форме окружности. Центры О и А находятся на расстоянии Е (е) друг от друга. Одновременно поршни 28 перемещаются в цилиндрах 16 по направляющим 61. При вращении ротора уплотнительные кольца 24 и 25 под действием возникающих при этом центробежных сил, сил давления газов и сил пружин-экспандеров плотно прижимаются к поверхности цилиндрической полости корпуса.

Начнём с момента подачи в камеру рабочего цилиндра топливовоздушной горючей смеси в карбюраторном двигателе или свежего воздуха в инжекторном и дизельном двигателях. Рассматриваемый цилиндр находится в нижней части цилиндрической полости корпуса, а его поршень находится в нижней точке цилиндра (ближе к выходному валу). Поршневой палец-поводок 30-31 вместе с поршнем вращается по направляющим 62 и перемещает по направляющим 61 поршень 28 в цилиндре 16 из нижней точки цилиндра к верхней (вверх от выходного вала).

Через впускное окно 13 в замкнутое пространство – камеру рабочего цилиндра из карбюратора в карбюраторном двигателе поступает горючая топливовоздушная смесь, а в инжекторном и дизельном двигателях из нагнетателей под определённым давлением поступает свежий воздух. Происходит процесс впуска. Поводок 31 проходит первую четверть траектории вращения.

При дальнейшем вращении вала 4 и ротора 3, впускное окно 13 закрывается обоймой ротора и, поступившие в камеру цилиндра горючая топливовоздушная смесь в карбюраторном двигателе, а в инжекторном и дизельном двигателях воздух, сжимаются. Здесь в инжекторном двигателе через форсунку 22 впрыскивается топливо. Температура в рабочей камере сжатия карбюраторного и инжекторного двигателей повышается. Температура в рабочей камере сжатия дизельного двигателя из-за большой степени сжатия резко повышается до высоких значений. Происходит процесс сжатия.

При достижении поршнем верхней точки цилиндра происходят зажигание от свечи зажигания и воспламенение образовавшейся рабочей смеси в карбюраторном и инжекторном двигателях, а в дизельном двигателе происходит впрыск топлива через форсунку 22 и его воспламенение от высокой температуры сжатого воздуха. В рабочем цилиндре происходит сгорание горючей топливовоздушной смеси в карбюраторном и инжекторном двигателях или топлива в дизельном двигателе. Поводок 31 проходит вторую четверть траектории вращения.

Далее под действием давления, образовавшихся при этом газов, поршень перемещается в цилиндре к нижней точке (вниз к выходному валу) и посредством пальца-поводка действует на стенки цилиндра и ротора, вращает ротор с выходным валом и совершает при этом полезную работу. Происходит процесс рабочего хода. Поводок 31 проходит третью четверть траектории вращения.

При дальнейшем вращении вала с ротором, давление газов в цилиндре уменьшается, рабочая камера расширения 93 подводится к выпускному окну 14. Отработавшие газы удаляются из двигателя. Поводок 31 проходит четвёртую (последнюю) четверть траектории вращения.

Благодаря перепускным выборкам 49 и 50, расширяющим рабочую зону впускного и выпускного окон, происходят соединение указанных окон через рабочую камеру 15 и продувка камеры цилиндра.

Вращаясь далее, ротор своей обоймой 17 перекрывает выпускное окно 14 и рабочая камера 15 подводится непосредственно к впускному окну 13. Происходит процесс впуска.

Рабочие циклы с рассмотренными процессами непрерывно повторяются, чем обеспечивается работа двухтактного двигателя и получение на его выходном валу отбора мощности необходимого усилия.

Рассмотрим роторно-поршневой четырехтактный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (карбюраторного, инжекторного или дизельного типов) с угловым поводковым механизмом в действии (см. фиг. 24, 25, 31, 32 и 34).

Направляющие 62, выполненные в виде эллипса, задают эллипсовидную траекторию вращения (кругового вращательного движения) поршневых пальцев-поводков 30-31 и, следовательно, поршней 28. Центр А эллипса может совпадать с центром О выходного вала и ротора или не совпадать, т.е. находиться, относительно центра О, на расстоянии Е (е) - эксцентриситета двигателя,. При вращении вала 4, вращается ротор 3 и, следовательно, вращается обойма 17 с цилиндрами 16, поршнями 28, пальцами 30 и поводками 31, которые находятся в направляющих 62. При этом обойма ротора с жестко установленными цилиндрами вращается на выходном валу по кругу (окружности) вокруг центра О, а поршни с пальцами-поводками в сборе вращаются по эллипсу вокруг центра А. Одновременно поршни 28 перемещаются в цилиндрах 16. При вращении ротора, уплотнительные кольца 24 и 25 под действием возникающих при этом центробежных сил, а также сил пружин-экспандеров плотно прижимаются к поверхности цилиндрической полости корпуса.

Начнем с момента подачи горючей смеси или свежего воздуха в камеру рабочего цилиндра двигателя. Рассматриваемый цилиндр находится в нижней части цилиндрической полости корпуса. Его поршень находится в верхней точке цилиндра. Поршневой палец 30 с поводками 31 , находится в эллипсовидных направляющих 62, вращает по эллипсу поршень 28, а в цилиндре 16 перемещает поршень от верхней точки цилиндра до нижней точки цилиндра (вниз к центру ротора).

Через впускное окно 13 в замкнутое пространство – камеру рабочего цилиндра из карбюратора в карбюраторном двигателе поступает горючая топливовоздушная смесь, а в инжекторном и дизельном двигателях из нагнетателей под определённым давлением поступает свежий воздух. Происходит процесс впуска. Поводок 31 проходит первую четверть эллипсовидной траектории вращения.

При достижении поршнем нижней точки цилиндра и дальнейшем вращении выходного вала 4 и ротора 3, впускное окно 13 и его выборка 49 закрываются бандажом 27 обоймы 17 ротора.

Поршневой палец с поводками 31, находящимися в эллипсовидных направляющих 62, вращает по эллипсу поршень 28, а в цилиндре 16 перемещает поршень от нижней точки цилиндра до верхней точки цилиндра (вверх к центру ротора).

Рабочая смесь, образовавшаяся в двигателе карбюраторного типа, или воздух, поступивший в камеру цилиндра двигателей инжекторного и дизельного типов, сжимаются. Происходит процесс сжатия.

В начальной стадии сжатия в инжекторном двигателе происходит впрыск топлива и образование рабочей смеси. Температура созданной рабочей смеси в камерах двигателей карбюраторного и инжекторного типов повышается. Температура воздуха в камере цилиндра двигателя дизельного типа из-за большой степени сжатия резко повышается до высоких значений. Поводок 31 проходит вторую четверть эллипсовидной траектории вращения.

При достижении поршнем верхней точки цилиндра, происходит зажигание рабочей смеси с помощью свечи 22 зажигания в двигателях карбюраторного и инжекторного типов или происходит впрыск топлива через форсунку 23 в двигателе дизельного типа и его воспламенение от высокой температуры сжатого здесь воздуха. Рабочая смесь в карбюраторном и инжекторном двигателях воспламеняется от электрической искры, а топливо в дизельном двигателе воспламеняется от высокой температуры сжатого воздуха. Происходит зажигание, воспламенение, возгорание и сгорание рабочей смеси или топлива.

Под действием давления газов, образовавшихся при сгорании рабочей смеси или топлива, поршень перемещается в цилиндре до нижней точки цилиндра (вниз к центру ротора) и одновременно вращается в направляющих 62 по эллипсу. Он с помощью поршневого пальца 30 с поводками 31, действуя на стенки цилиндра и ротора, вращает ротор с выходным валом 4, выполняя при этом полезную работу. Происходит процесс рабочего хода. Поводок 31 проходит третью четверть эллипсовидной траектории вращения.

При дальнейшем вращении вала с ротором, объем камеры рабочего цилиндра увеличивается, а давление газов в ней уменьшается. Камера рабочего цилиндра подводится к выпускному окну 14 и его выборке 50. Поршень достигает нижней точки цилиндра. Отработавшие газы удаляются из двигателя. В дальнейшем поршень движется от нижней точки цилиндра до верхней точки цилиндра (вверх от центра ротора) и окончательно удаляет из рабочей камеры отработавшие газы. Происходит процесс выпуска. Поводок 31 проходит четвертую (последнюю) четверть эллипсовидной траектории вращения.

С целью повышения степени наполнения цилиндра, в данный момент одновременно открыты выборки выпускного и впускного окон. Происходит соединение указанных окон через камеру цилиндра или так называемое «перекрытие окон». В нашем случае наблюдается перекрытие выпускного и впускного окон. Чем полнее будет очищен цилиндр от отработавших газов и чем больше поступит в него свежего заряда, тем больше можно будет получить полезной работы за рабочий цикл .

Вращаясь дальше, ротор своим бандажом 27 обоймы 17 ротора перекрывает выпускное окно 14. Камера 15 подводится непосредственно к впускному окну 13. Происходит новый процесс впуска.

Рабочие циклы с рассмотренными процессами непрерывно повторяются, чем обеспечивается работа двигателя и получение на его выходном валу отбора мощности необходимого усилия.

В предлагаемых двигателях все движущиеся детали совершают вращательные движения. Возвратно-поступательные движения отдельных частей и деталей двигателя отсутствуют.

Вследствие отсутствия возвратно-поступательно движущихся масс, имеется возможность значительно увеличить число оборотов выходного вала двигателя и, следовательно, повысить крутящий момент и мощность, получаемую с единицы рабочего объёма цилиндра.

Плечо приложения крутящей силы в предлагаемых двигателях значительно больше (в 1,5…2 и более раза) чем в аналогичных поршневых двигателях, что ведёт к увеличению их крутящего момента и мощности.

Отсутствие в рассматриваемых двигателях шатунов, коленчатого вала и громоздкого механизма газораспределения с распредвалом даёт возможность конструктивно более просто организовать рабочий цикл в цилиндрах и в лучшей степени использовать их объём, а также обеспечить надёжное охлаждение цилиндров и поршней маслом и/или охлаждающей жидкостью. Всё это позволяет значительно увеличить литровую и габаритную мощность предлагаемых РПД и снизить их удельный вес.

Основные части двигателей: корпус, ротор, боковые крышки цилиндры, поршни и пр. могут быть изготовлены методом литья из чугуна или соответствующего алюминиевого сплава.

Уплотнительные кольца 24 и 25 изготовлены из чугуна или из специального материала на угольно-графитовой основе.

Удовлетворительная долговечность трущихся деталей (колец) и внутренней поверхности цилиндрической полости корпуса достигается применением твёрдого хрома и молибдена.

Гладкие рабочие поверхности покрыты слоем молибдена, нанесённого на алюминий путём разбрызгивания расплавленного металла струёй сжатого воздуха.

Рабочая поверхность цилиндрической полости корпуса, с целью уменьшения износа, хромирована.

Преимущества РПД «ЯРЕДВАС» по сравнению с равными по мощности обычными поршневыми двигателями и роторными двигателями Ванкеля следующие:

-увеличенные крутящий момент и мощность на выходном валу;

-простота конструкции, позволяющая сравнивать его по этому признаку с двухтактными двигателями при сохранении преимуществ четырёхтактного;

-отсутствие коленвала с шатунами, распредвала и деталей механизма газораспределения;

-все движущиеся детали совершают только вращательные движения;

-возможность полного уравновешивания и отсутствие вибраций;

-сравнительно малые обороты и возможность форсирования по числу оборотов;

-меньшие габаритные размеры и масса;

-более низкая стоимость из-за упрощения конструкции и технологии изготовления;

-высокая ремонтопригодность и повышенные показатели экологичности.

Рассматриваемые роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания «ЯРЕДВАС» конструкций Ярошенко Э.В. могут быть с успехом использованы в бытовой технике, автомобильном, железнодорожном, морском и речном транспорте, в малой авиации, на тракторах, комбайнах и других сельскохозяйственных и строительных машинах, везде, где сейчас применяются поршневые двигатели и роторные двигатели Ванкеля.

Конструкции новых перспективных двигателей защищены пятью патентами Украины. Сейчас ДП «Український інститут промислової власності» (УКРПАТЕНТ) рассматривает три новые заявки в развитие конструкций двигателей «ЯРЕДВАС». Принципиально разработаны чертежи общих видов, сборочных единиц и деталей многих типов предлагаемых РПДВС.

В настоящей публикации изложены только некоторые основные принципы и особенности силового механизма и устройства роторно-поршневых двигателей внутреннего сгорания «ЯРЕДВАС», которые могут быть полезными при разработке новых двигателей для различных целей и машин.

В наше время создать такую серьёзную машину, как двигатель, не под силу никакому самому талантливому одиночке. Вот и данный проект не является исключением. Чтобы получить хороший результат нужны совместные усилия специалистов в разных областях науки и техники, может быть даже в нанотехнологиях.

Уважаемые друзья, коллеги и специалисты, если вы считаете, что сможете внести вклад в разработку этого проекта, прошу вас предлагать свои возможности, они обязательно найдут своё применение.

Автор данного изобретения готов к сотрудничеству с любым серьёзным производителем двигателей и автомобилей с целью разработки конкретного двигателя для конкретного автомобиля.

Предлагаю сотрудничество всем (специалистам и организациям) желающим участвовать в разработке данного проекта.

Уважаемые читатели! Свои замечания, вопросы, отзывы и предложения шлите по адресу: