Двигатель

010226 Настоящее изобретение относится к роторным двигателям с эксцентриковым болтом. В двигателях такого типа прямолинейное движение поршня передается на коленчатый вал посредством зубчатых передач, и при одном повороте вала двустороннее зубчатое колесо совершает половину цикла. Оси коленчатого вала и цилиндра также являются эксцентрическими. В двигателе, который является объектом данного изобретения, 95% энергии передается посредством ступенчатого зубчатого колеса,тогда как только 5% энергии передается посредством коленчатого вала. Эти 95% энергии, переданной посредством зубчатого колеса, приводят к вращению коленчатого вала с максимальным плечом силы посредством воздействия на болт коленчатого вала тангенциально, следовательно, двигатель, который является объектом данного изобретения, также может называться роторно-поршневым двигателем. Двухтактные или четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, в которых движение поршня передается коленчатому валу посредством шатуна, являются известными в данной области техники. Поскольку шатун непосредственно соединен с болтом коленчатого вала, диаметр цикла вращения болта коленчатого вала является равным диаметру кулачка поршня. Таким образом, в двигателях предшествующего уровня техники периоды времени, использованные на осуществление впуска и рабочего такта,являются равными. Прямолинейное перемещение поршня передается коленчатому валу посредством плеча силы, которое постоянно изменяется. Например, плечо силы является нулевым при 0 градусов, оно возрастает постепенно и достигает максимального значения при 90. Впоследствии оно уменьшается до нуля при 180. В результате развития такой ситуации давление, которое создается в цилиндре, не может передаваться коленчатому валу наиболее соответствующим образом. Для решения этой задачи этим же заявителем был предложен двигатель, описанный в WO 02/061248. В этом двигателе шатун установлен на болт коленчатого вала вместе с зубчатым колесом и это зубчатое колесо соединено с другим, двусторонним зубчатым колесом, соединенным с коленчатым валом. Таким образом, шатун движется на коленчатом валу эллиптически, и поршень, соединенный с шатуном, дает возможность осуществлению процесса сгорания за более длинный период времени за счет движения болта коленчатого вала медленно вниз. С другой стороны, в двигателях предшествующего уровня техники открытие и закрытие кулачков,впускных и выпускных клапанов, включение для использования или выключение масляного или топливного насоса осуществляется одновременно, и происходят значительные потери, вызываемые термодинамическими колебаниями. Детали двигателей предшествующего уровня техники, такие как распределительный вал и приводящая его в движение шестерня, ременная передача или подшипник цепной передачи также увеличивают стоимость и приводят к потере мощности из-за большой силы трения. Дополнительно к этому, как известно, в обычных двигателях выпускной клапан больше, чем впускной клапан. В таких двигателях выпускной клапан изготавливается как можно больше (по размеру тарелки) для того, чтобы вытеснять отработавшие газы. Это не позволяет изготавливать впускной клапан также большого размера и, в связи с этим, приводит в результате к недостаточному количеству всасываемого в цилиндр воздуха. Это есть факторы, которые уменьшают термодинамический коэффициент полезного действия. Задача изобретения состоит в том, чтобы создать двигатель, в котором осуществляется передача энергии, получаемой посредством использования топлива более эффективно. Другая задача данного изобретения состоит в том, чтобы создать двигатель, части которого, такие как масляный насос, топливный насос, насос, работающий с приводом от отработавших газов, всасывающий насос, управляются с более точной и быстрой синхронизацией. Следующая задача данного изобретения заключается в том, чтобы предоставить устойчиво работающий двигатель, который не вибрирует и не производит шум во время работы. Еще одна задача данного изобретения заключается в том, чтобы создать двигатель, легкий в изготовлении и низкий по производственным затратам. В двигателе, согласно данному изобретению, не существует какого-либо прямого соединения между коленчатым валом и шатуном, и момент движения, полученный от шатуна, передается на выход посредством шестерни и ряда зубчатых колес. Также в двигателе согласно данному изобретению с изготовлением противовеса легче, а эксцентрикового болта тяжелее, существует дисбаланс со стороны шатуна относительно оси болта. Настоящий двигатель имеет значительные преимущества по сравнению с известными из уровня техники двигателями. Прежде всего, выступы, выполненные на двустороннем зубчатом колесе в двигателе, заменяют распределительный вал и облегчают открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, а также работу топливного и масляного насосов. Также, поскольку диаметр упомянутого колеса является очень большим, он управляет синхронизацией фаз открытия и закрытия более точным образом. Это в ответ приводит к исключению проблем с ранним открытием и поздним закрытием и обеспечивает существенное преимущество в плане термодинамики. С другой стороны, исключение распределительного вала и его шестерни, ремня пускового устрой-1 010226 ства и подшипника цепной передачи, которые присутствуют в обычных двигателях, существенно снижает затраты на производство, а благодаря меньшей силе трения достигается повышение мощности и коэффициента полезного действия. В дополнение к этому, в устройстве согласно данному изобретению,поскольку в цилиндре необходимо противодействие давлению во время выпуска газов, выпускной клапан выполняется по возможности меньшего размера. Это приводит к двум существенным преимуществам: а) пространственный объем, полученный благодаря уменьшению размера выпускного клапана в головке цилиндра возмещается увеличенным размером впускного клапана, таким образом, впуск выполняется легче и повышается коэффициент полезного действия; б) так как размер выпускного клапана уменьшается, то в соответствии с уравнением Бернулли выпускные газы выходят быстрее и в случае использования турбовентилятора в цилиндр подается достаточно воздуха и это, в свою очередь, повышает термодинамический коэффициент полезного действия. Также в известных из уровня техники двигателях баланс рассчитывался только по отношению к коленчатому валу. В то же время в настоящем двигателе баланс, прежде всего, рассчитывается относительно оси и затем относительно всего коленчатого вала. Это обеспечивает более эффективный способ оценки баланса относительно болта. С другой стороны, когда в отношении коленчатого вала достигается полный баланс, двигатель работает без вибрации, несмотря на дисбаланс относительно пальца. Двигатель в соответствии с настоящим изобретением поясняется чертежами, на которых представлено: фиг. 1 - схематичный вид двигателя в перспективе согласно изобретению; фиг. 2 - поперечное сечение двигателя согласно изобретению; фиг. 3 а-3h - виды двигателя в поперечном разрезе с коленчатым валом под различными углами,схематично; фиг. 4 - вид, показывающий действие центробежной силы на вращение коленчатого вала согласно одному варианту выполнения изобретения; фиг. 5 а-5b - виды двигателя в поперечном разрезе с коленчатым валом под различными углами согласно другому варианту выполнения изобретения; фиг. 6 - вид, показывающий действие центробежной силы на вращение коленчатого вала согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения; фиг. 7 - вид двигателя в перспективе в соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения изобретения; фиг. 8 - схематичный вид коленчатого вала согласно настоящему изобретению; фиг. 9 - схематичный вид другого варианта выполнения настоящего двигателя; фиг. 10 - вид в поперечном сечении эксцентрикового болта по линии F-F в другом варианте выполнения. Двигатель согласно настоящему изобретению в основном содержит, по меньшей мере, цилиндр 2, в котором осуществляется процесс сгорания и поршень 1, выполненный с возможностью возвратнопоступательного движения внутри такого цилиндра. Прямолинейное движение поршня 1 внутри цилиндра 2 преобразуется во вращательное движение посредством шатуна 3, установленного на поршень 1. Эксцентриковый болт 5 соединен с внешним концом шатуна с возможностью свободного вращения. Сателлитная шестерня 4 крепится с фиксированием к распределительному валу, устанавливаемому на болт и выступает вертикально к плоскости эксцентричного болта 5. Сателлитная шестерня 4 находится в контакте с зубцами двустороннего зубчатого колеса 9. Таким образом, движение шатуна, осуществляемое в результате движения поршня, преобразуется во вращательное движение двустороннего зубчатого колеса. Вращательное движение двустороннего зубчатого колеса 9 передается от него двумя путями: во-первых, на коленчатый вал 6, вращающийся вместе с соосной шестерней (Z). В отличие от предшествующего уровня техники, в настоящем двигателе нет прямого соединения коленчатого вала 6 и шатуна 3, но между ними есть эксцентриковый болт 5, выполненный с возможностью перемещения. К тому же коленчатый вал 6 в настоящем двигателе представляет по размеру половину коленчатого вала в предшествующем уровне техники и имеет форму буквы Z с правым углом (фиг. 8). Второе зубчатое колесо 10, соосное с коленчатым валом 6, вращается вместе с коленчатым валом 6. Это зубчатое колесо 10 и ступенчатое зубчатое колесо 11, оба, в соединении с двусторонним зубчатым колесом образуют вторую линию для дальнейшей передачи вращательного движения. В дополнение к вышеизложенному, противовес 13, имеющий асимметричную форму, выполнен в настоящем двигателе соосным с сателлитной шестерней 4. В настоящем изобретении посредством выполнения этого противовеса 13 более легким, а эксцентричного болта 5 более тяжелым, чем в предшествующем уровне техники, с боковой стороны шатуна 3 выполнен противовес. Однако дисбаланс отсутствует в отношении оси Z коленчатого вала. Упомянутый дисбаланс приводит к различным результатам воздействия по мере осуществления вращения коленчатого вала 6. При положительном (со знаком +) вращении деталей в двигателе по стрелке SY, результаты поворота эксцентрикового болта на 360 раскрываются ниже.-2 010226 В варианте выполнения изобретения угол между осью цилиндра S и самой короткой линией PD, соединяющей ось Y болта зубчатого колеса и ось X болта, составляет 90. В этом варианте выполнения,когда угол Ф коленчатого вала равен 0 (фиг. 3 а), благодаря наличию дисбаланса, центробежная силаFKPK действует на эксцентричный болт по линии PK. Когда момент этой силы относительно оси сателлитной шестерни 4 (Mo= FPK1) прилагается по направлению против часовой стрелки, воздействие его на вращение коленчатого вала оказывается в противоположном направлении. Момент Mo при 0 будет максимальным, однако он будет постепенно становиться меньше по мере уменьшения длины плеча 1 силы (фиг. 3b). При 90, центр Р эксцентрикового болта, центр D болта и центр К коленчатого вала находятся на одной и той же линии, и плечо силы 1 и, соответственно, момент Mo будет равен нулю (фиг. 3 с). От 90 момент центробежной силы относительно оси Mo направлен по часовой стрелке и именно в том же направлении, что и вращение коленчатого вала 6, и это оказывает положительное воздействие на вращение коленчатого вала (фиг. 3d). Положительное воздействие увеличивается до тех пор, пока не достигнет 270, и затем уменьшается до 0 при 270 (фиг. 3 е,3f, и 3g). Момент центробежной силы между 270 и 360 (=0) снова направляется против часовой стрелки, это окажет воздействие на вращение коленчатого вала в обратном направлении (фиг. 3h). Таким образом, воздействие центробежной силы на вращение коленчатого вала (фиг. 4) является отрицательным (-) между 0-90, положительным (+) (а) между 90-270; и отрицательным (-) (b) между 270-360. Однако между 270-360 (b), когда в двигателе происходит такт сжатия, воздействие газов под давлением в цилиндре FG создает положительный момент MG по отношению к оси болта и уменьшает или нейтрализует отрицательное воздействие Mo в этой зоне. Следовательно, в случае установки оптимальных значений, благодаря силе инерции в этой зоне (b), никакая избыточная энергия во время такта сжатия не расходуется, и, наоборот, происходит возвращение некоторого количества избыточной энергии. С другой стороны, во время такта выпуска газов требуется приложение такой же силы, которая была приложена во время такта сжатия. Иначе, отрицательное воздействие, произведенное посредством центробежной силы эксцентричного болта, окажет обратное воздействие на коленчатый вал. Следовательно, выход отработавших газов наружу должен быть в какой-то степени ограничен. Размер выпускного отверстия (не показано) с этой целью уменьшается. В одноцилиндровых или многоцилиндровых двигателях из-за уменьшенного размера выпускного отверстия скорость отработавших газов возрастает и установленный около выпускного отверстия вентилятор может вращаться с большей силой. Следовательно, размер вентилятора на стороне впуска должен быть усилен максимально для того, чтобы добиться большего количества нагнетаемого воздуха. С другой стороны, поскольку размер выпускного отверстия уменьшается, размер впускного отверстия может быть увеличен в максимальной степени, приводя в результате к лучшему и более легкому всасыванию воздуха. Для того чтобы осуществить это действенным образом, все показатели и силы в тактах впуска и выпуска для достижения дисбаланса должны быть оптимизированы. В другом варианте выполнения изобретения угол между осью цилиндра S и самой короткой линиейPD, соединяющей ось X эксцентричного болта и ось Y болта, может быть любым углом за исключением равного 90, будь он по часовой стрелке или против часовой стрелки. В данном варианте выполнения,когда угол относительно оси цилиндра коленчатого вала равен 0, центробежная сила FPK, прилагаемая по линии РК, воздействует на эксцентриковый болт. Так как момент этой силы относительно оси М 0 болта действует против часовой стрелки, он воздействует на вращение коленчатого вала в противоположном направлении. Момент Mo будет максимальным в положении 0, но он будет постепенно уменьшаться, когда длина плеча 1 силы уменьшается. При углецентры, начиная от центра Р распределительного вала, центр D болта зубчатого колеса и центр K коленчатого вала, являются коллинеарными, плечо 1 силы и, таким образом, момент Mo равны нулю (фиг. 5 а). Это значение будет положительным между , и 180+ , (фиг. 5b) и впоследствии становится отрицательным до 360 (фиг. 5d). Следовательно, несмотря на то, что зона (а), где осуществляется действие, остается постоянной, зона с уравновешиванием (b) во время такта сжатия увеличивается и достигается увеличение коэффициента полезного действия. К тому же зона, которая не уравновешена под воздействием отрицательного вращения (с), уменьшается (фиг. 6). Существует возможность определить оптимальное значение посредством вычисления значения угла . В другом варианте выполнения данного изобретения (фиг. 7) для того, чтобы заменить распределительный вал добавляется необходимое количество выступов 14 вокруг двустороннего зубчатого колеса 9. Предпочтительно выполняются четыре из таких выступов, располагаемых вокруг зубчатого колеса 9 с определенными интервалами. Местоположение выступов выбирается в зависимости от синхронизации фаз открытия и закрытия насоса и клапана. Каждый выступ 14 содержит часть 14 а, восходящую из боковой стенки колеса, часть 14b, проходящую с постоянной параллельностью боковой стенке колеса и часть 14 с, снижающуюся к боковой стенке-3 010226 колеса. Управляемый насос или клапан открывается на восходящей части 14 а, остается открытым на протяжении постоянной по высоте части 14b и снова закрывается на снижающейся части 14 с. Местоположение выступа 14 на зубчатом колесе определяет синхронизацию фаз работы клапана или насоса и, с другой стороны, длина v постоянной части выступа 14b определяет длительность периода, в течение которого насос или клапан остается открытым. В другом варианте выполнения изобретения эксцентриковый болт 5 выполняется круговым; на конце шатуна есть полость в форме кольца. Эксцентриковый болт устанавливается в это кольцо с возможностью свободного вращения, а также с возможностью оставаться в контакте с шатуном (фиг. 1). В следующем варианте выполнения, эксцентриковый болт выполняется в форме овала или в форме прямоугольника с закругленными краями. Эксцентриковый болт прикрепляется к шатуну с возможностью вращения посредством полости 5 а, выполненной в нем. В этом варианте выполнения полость 5 а предпочтительно открывается в выполненную выемку U-образной формы, которая дает возможность концу шатуна быть помещенным внутрь. После того как шатун помещается в эту выемку 5b, он прикрепляется к эксцентриковому болту 5 посредством крепежных деталей (не показано), которые вставляются через полость 5 а. Различные изменения в это изобретение возможны без выхода за рамки объема изобретения, изобретение является по сути таким, как раскрыто в прилагаемой формуле изобретения и не может ограничиваться раскрытыми здесь предпочтительными вариантами выполнения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Двигатель, содержащий, по меньшей мере, цилиндр (2), в котором осуществляется сгорание,поршень (1), выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра (2),шатун (4), один конец которого присоединен к упомянутому поршню с возможностью свободного вращения, эксцентриковый болт (5), присоединенный к другому концу шатуна с возможностью вращения, а также болт (15), выступающий вертикально к плоскости эксцентрикового болта вдоль оси (Y) из центра(P) упомянутого эксцентрикового болта, сателлитную шестерню (4), прикрепленную к эксцентриковому болту посредством болта (15), и двустороннее зубчатое колесо (9), соединенное с сателлитной шестерней(4) с внутренней стороны, отличающийся тем, что содержит коленчатый вал (6), соосный и выполненный с возможностью вращения вместе с двусторонним зубчатым колесом (9), которое не контактирует непосредственно с эксцентриковым болтом. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит несимметричный противовес (13), соосный по оси Y с упомянутым болтом. 3. Двигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он содержит эксцентриковый болт (5), который тяжелее, чем противовес, и посредством которого создается дисбаланс относительно оси (Y) болта на стороне шатуна. 4. Двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что угол между осью (S) цилиндра и самой короткой линией (PD), соединяющей эксцентриковый болт (Y) и ось (Y) болта, составляет 90. 5. Двигатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что угол между осью (Y) цилиндра и самой короткой линией (PD), соединяющей эксцентриковый болт (Y) и ось (Y) болта, образует угол . 6. Двигатель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он содержит выпускное отверстие, меньшее для нейтрализации действия центробежной силы, которая воздействует на эксцентриковый болт против направления вращения коленчатого вала, и для затруднения вытеснения отработавших газов. 7. Двигатель, по п.6, отличающийся тем, что он содержит впускное отверстие, размер которого увеличивается, при этом размер выпускного отверстия уменьшается. 8. Двигатель по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что он содержит соответствующее количество выступов (14), расположенных вокруг двустороннего зубчатого колеса (9) для управления фазами открытия и закрытия насосов и клапанов. 9. Двигатель, по п.8, отличающийся тем, что он содержит выступ (11), содержащий часть, восходящую от боковой стенки зубчатого колеса, а также часть (11b), проходящую на постоянной высоте параллельно боковой стенке зубчатого колеса, и часть (11 с), спускающуюся к боковой стенке зубчатого колеса. 10. Двигатель по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он содержит шатун, выполненный с полостью в форме кольца и круговой эксцентриковый болт (5), присоединенный к упомянутому шатуну,расположенному в упомянутой полости. 11. Двигатель по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он содержит овальный или прямоугольный эксцентриковый болт (5) с закругленными кромками, содержащий по меньшей мере одну полость(5 а) и шатун, присоединенный к эксцентриковому болту посредством упомянутой полости.