РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ "FYM-3"
"FYM-3" ROTARY PISTON ENGINE

Описание изобретения.
Известны поршневые двигатели внутреннего сгорания, крутящий момент от которых передается на ходовую часть транспортных средств посредством трансмиссии, в состав которой входит коробка передач (см., например, книгу: Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. и др. «Двигатели внутреннего сгорания. Учебник для вузов». Высшая школа, 1985 г.). Наличие коробки передач в транспортном средстве обусловлено необходимостью преобразования высокой скорости вращения рабочего вала двигателя в увеличение крутящего момента, передаваемого двигателем на ходовую часть, и возможностью изменения крутящего момента с одного направления на крутящий момент противоположного направления.
К недостаткам двигателей внутреннего сгорания относится необходимость дополнительной установки коробки передач, что приводит к снижению коэффициента полезного действия двигателя в составе транспортного средства и его надежности, увеличивает общую стоимость транспортного средства, осложняет выбор рациональных компоновочных решений.
За прототип принят известный многосекционный роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (Решение о выдаче патента на изобретение от 17.10.2011 г. Заявка №2010116513/06(023468), обладающий большим регулируемым крутящим моментом. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из отдельных секций, размещенных на общем рабочем валу. Поршни в секциях жестко закреплены на периферии ротора и свободно размещены в кольцевой камере, которая поделена выдвижными заслонками на рабочие полости. Каждая рабочая полость включает в себя камеру расширения, примыкающую к ней камеру нагнетания и газоотводящую вентиляционную систему, при этом, поршни снабжены поверхностью, которая обеспечивает в процессе работы двигателя изоляцию камеры нагнетания от камеры расширения. Один конец выдвижной заслонки зафиксирован в пазах корпуса, другой соединен с корпусом секции с помощью жесткой шарнирно крепящейся связи. Для дозированной подачи топлива в камере нагнетания установлен специальный элемент, состоящий из клапана двойного действия соединенного с поршнем-клапаном. Источник воспламенения расположен на поверхности поршня, которая обеспечивает изоляцию камеры нагнетания от камеры расширения.
В зависимости от количества используемых рабочих полостей за один оборот ротора в каждой секции двигателя совершается от m до N=m×n термодинамических циклов. Где m - количество поршней на роторе, n - количество рабочих полостей, на которые поделена кольцевая камера. Максимальная установленная мощность двигателя складывается из суммы мощностей всех входящих в него секций. Изменение крутящего момента двигателя происходит за счет включения и отключения отдельных секций и входящих в них рабочих полостей.
Недостатком известного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания является необходимость дополнительной установки коробки передач, которая снижает коэффициент полезного действия двигателя в составе транспортного средства и снижает его надежность, увеличивает общую стоимости транспортного средства, затрудняет выбор рациональных компоновочных решений транспортного средства.
Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков известного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Поставленная цель достигается тем, что в роторно-поршневом двигателе внутреннего сгорания установлены секции с противоположно направленным крутящим моментом, а рабочий вал представляет собой объединенную фрикционным сцеплением комбинацию из полого первичного вала и встроенного внутри него вторичного вала.
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из отдельных секций, размещенных на общем рабочем валу. Одна часть этих секций обеспечивает вращение рабочего вала по часовой стрелке (направление вращения принято условно), а другая - против часовой стрелки, что позволяет транспортному средству передвигаться как передним ходом, так и задним ходом. Секции, предназначенные для движения передним ходом, и секции, предназначенные для движения задним ходом, могут быть одинаковыми и различаются между собой противоположной ориентацией на рабочем валу, т.е. секции заднего хода развернуты на 180 град. относительно секций переднего хода. При работе двигателя одновременно могут использоваться только однонаправленные секции, т.е. только секции переднего хода или только секции заднего хода. Одновременное включение в работу секций переднего хода и секций заднего хода исключается.
Рабочий вал роторно-поршневого двигателя состоит из первичного вала, воспринимающего крутящий момент секций, и размещенного внутри него вторичного вала, который передает этот крутящий момент на ходовую часть транспортного средства. Передача крутящего момента от первичного вала к вторичному валу осуществляется посредством фрикционного сцепления, включающего в себя два ведущих нажимных диска, установленных на первичном валу, и заключенного между ними фрикционного ведомого диска, установленного на вторичном валу. Нажимные ведущие диски и фрикционный ведомый диск находятся в зацеплении соответственно с ведущим валом и с ведомьм валом. В отличие от известных в автомобилестроении пружинно-рычажных сцеплений, данное фрикционное сцепление имеет два стационарных рабочих состояния: стационарное состояние при котором фрикционный ведомый диск плотно зажат нажимными ведущими дисками и стационарное состояние, когда фрикционный ведомый диск находится в свободном состоянии от воздействия на него нажимных ведущих дисков. Роторно-поршневой двигатель, как правило, устанавливается поперек транспортного средства с передачей крутящего момента непосредственно на его ходовую часть. На полноприводном транспортном средстве возможна продольная установка роторно-поршневого двигателя, а также, при необходимости, роторно-поршневой двигатель может располагаться вертикально.
Предлагаемый роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания представлен на чертежах:
фиг.1 - общий вид двигателя;
фиг.2 - поперечный разрез А-А с видом на секцию;
фиг.3 - поперечный разрез Б-Б с видом на фрикционное сцепление;
фиг.4 - разрез по оси рабочего вала в месте размещения фрикционного сцепления.
Двигатель включает в себя секции 1, вращающие рабочий вал по часовой стрелке (направление вращения принято условно) и секции 2, вращающие рабочий вал в противоположном направлении. Рабочий вал, на котором установлены секции 1 и секции 2 состоит из первичного вала 3, воспринимающего крутящий момент секций, и размещенного внутри первичного вала 3 вторичный вал 4, который передает этот крутящий момент на ходовую часть транспортного средства. Передача крутящего момента от первичного вала 3 к вторичному валу 4 осуществляется посредством фрикционного сцепления, включающего стационарно установленный на первичном валу 3 нажимной диск 5, подвижно установленный на том же первичном валу 3 нажимной диск 6, и заключенный между двумя нажимными дисками 5 и 6 фрикционный ведомый диск 7, установленный на вторичном валу 4. Нажимные ведущие диски 5 и 6 находятся в зацеплении с первичным валом 3, фрикционный ведомый диск 7 находится в зацеплении с вторичным валом 4. Нажимной ведущий диск 6 и фрикционный ведомый диск 7 обладают относительно небольшой свободой перемещения вдоль оси валов, на которых они установлены.
Во время запуска двигателя нажимные ведущие диски 5 и 6 разжаты и расположенный между ними ведомый диск 7 находится в свободном, т.е. в нейтральном, положении. В это время первичный вал 3 вращается в направлении включенной в работу, например, секции 1, а ведомый вал, как и транспортное средство, остается неподвижным. При переключении фрикционного сцепления в рабочее состояние вращающийся нажимной ведущий диск 6 специальным устройством (на чертеже не показано) перемещается вдоль первичного вала 3 в сторону стационарно установленного на первичном валу 3 вращающегося вместе с ним нажимного диска 5, после чего фрикционный ведомый диск 7 посредством трения оказывается связанным с ведущими дисками 5 и 6 и транспортное средство приходит в движение. Смена направления движения транспортного средства осуществляется следующим образом. Сначала отключается фрикционное сцепление, т.е. фрикционный ведомый диск 7 переводится в нейтральное положение. Затем отключаются работающие секции 1 и включаются секции 2 с противоположным направлением крутящего момента. При переключении фрикционного сцепления в рабочее положение начинается движение транспортного средства в заданном направлении.