Асимметричный роторный двигатель с обратным смещением

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к роторному двигателю. Асимметричный роторный двигатель содержит камеру. Камера содержит неподвижный изолированный элемент, переднюю пластину, подвижный профильный элемент вогнутой формы и по меньшей мере один взаимодействующий с передней пластиной подшипник. Изолированный элемент имеет внешнюю поверхность и удлиненную выпуклую форму и включает канал коленчатого вала. Канал коленчатого вала расположен на расстоянии от центра указанного изолированного элемента. Передняя пластина присоединена к передней поверхности изолированного элемента и снабжена направляющим краем. Профильный элемент смещен в направлении внешней поверхности изолированного элемента и выполнен с возможностью вращения вокруг изолированного элемента с образованием рабочего объема камеры между внутренней поверхностью профильного элемента и внешней поверхностью изолированного элемента. Подшипник проходит от передней поверхности подвижного профильного элемента и над направляющим краем передней пластины. Взаимодействующий с передней пластиной подшипник выполнен с возможностью взаимодействия с указанным направляющим краем. Техническим результатом является повышение эффективности и облегчение производства двигателя. 24 з.п. ф-лы, 21 ил.

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Патент США №6,758,188 с названием "Асимметричный роторный двигатель с обратным смещением и продолжительным крутящим моментом", который полностью включен в настоящее описание посредством ссылки, раскрывает асимметричный роторный двигатель с обратным смещением, или IDAR (Inverse Displacement Asymmetric Rotary) двигатель. Этот двигатель включает стенку внутренней камеры, стенку внешней камеры и подвижный профильный элемент, определяемый следующим описанием.

[0003] Крутящий момент может быть достигнут по всему такту сгорания посредством выполнения камеры в роторным двигателе таким образом, чтобы угол установки между направлением силы от изогнутого профильного элемента и направлением силы стенки внешней камеры в каждой точке вдоль стенки внешней камеры в течение такта сгорания представлял собой угол более 0 градусов и менее 90 градусов. Форма стенки внутренней камеры, стенки внешней камеры и изогнутого профильного элемента, которая способствует тому, чтобы угол установки был между 0 градусов и 90 градусов, может быть определена алгебраически относительно заданного угла установки.

[0004] Как показано на фиг. 1, где S представляет поверхность стенки камеры, a CS представляет коленчатый вал, величина крутящего момента, создаваемого заданным углом установки С, который обеспечивается силой F(r), взаимодействующей с поверхностью, может быть равной F(r) ∗ расстояние D∗cos(C)∗sin (С). Как может быть определено математически, крутящий момент имеет максимальную величину, когда угол установки С равен 45 градусов. Величина косинус ∗ синус для 45 градусов равна 0,5. Другие углы установки между примерно 20 градусами и примерно 70 градусами могут создавать подходящие величины крутящего момента.

[0005] Как показано на фиг. 2, если радиус R удерживался постоянным при вращении по некоторому углу D вокруг точки CS, касательная к дуге, описываемая радиусом R, определит прямую линию между точками X и Z. Касательная образует прямой угол относительно радиуса в центре дуги (угол D/2). Если линия X-Z также опишет поверхность камеры, против которой проталкивался радиус, при угле D/2, то угол установки между направлением силы от радиуса и направлением силы от поверхности, будет равным 0.

[0006] Это отношение описывает условие в стандартной технологии роторного двигателя, в которой угол установки составляет 0 в начале и конце такта сгорания. Для достижения крутящего момента в течение всего такта сгорания, угол установки может быть между 0 и 90 градусами в каждой точке в течение такта сгорания.

[0007] Фиг. 3 иллюстрирует касательную С между точками Y и Z к дуге, формируемой вращением изменяющегося радиуса по некоторому углу D вокруг фиксированной точки CS. Если касательная С представляет собой поверхность, против которой проталкивается изменяющийся радиус, то угол установки между направлением силы от радиуса и направлением силы от поверхности будет углом Е, представляющим некоторый угол между 0 и 90 градусами.

[0008] Длина изменяющегося радиуса в любой заданной точке на фиг. 3 может быть равной R+dR, где R это начальная длина радиуса, dR это переменная длина, равная или большая, чем 0. Если величины R и dR известны на протяжении угла D, то угол установки Е может быть вычислен. И наоборот, если угол установки Е известен для средней точки D/2 некоторого угла вращения D, то может быть определена длина dR.

[0009] Может быть выведена математическая формула для кривой, причем радиус кривой составляет угол установки больше 0 градусов и меньше 90 градусов с поверхностью в каждой точки вдоль кривой при вращении радиуса вокруг фиксированной точки начала отчета для вращения. Угол установки может быть между примерно 20 градусами и примерно 70 градусами в каждой точке вдоль кривой. Может быть использована математическая формула для получения кривой, которая может быть профилем подвижного профильного элемента и частью неподвижной стенки внутренней камеры IDAR двигателя.

[0010] Также со ссылкой на фиг. 3, заданный угол установки Е может быть использован для вычисления величины dR, на которую радиус R должен увеличиться для сохранения угла установки Е, когда радиус (R+dR) вращается вокруг коленчатого вала. Для угла установки Е в 45 градусов треугольник XYZ на фиг. 3 имеет стороны XY и XZ равной длины. Далее приведены формулы для определения изменения радиуса dR относительно радиуса R, необходимые для формирования угла установки Е в 45 градусов:

[0014] Формула (6) показывает, что для заданного угла вращения D, например, в 1 градус, радиус R должен меняться с определенной долей, равной длине dR. Доля, на которую должен меняться R, а именно dR/R, постоянна для сохранения постоянного угла установки Е в 45 градусов на протяжении некоторого угла вращения D. Относительное изменение может быть увеличением по длине. Например, используя формулу (6), для формирования угла установки в 45 градусов при вращении в 1 градус радиус R может быть увеличен примерно на 1, 76%. Долю, с которой меняется R (dR), может оставаться постоянной независимо от начального значения R для каждого градуса вращения.

[0015] Общая формула для углов, отличных от 45 градусов, может быть выведена умножением правой стороны формулы (6) на коэффициент пересчета K, который характеризует различие длины стороны XY треугольника XYZ от длины стороны XZ, когда величина угла установки Е изменена с 45 градусов, причем длины XY и XZ равны. Когда угол установки Е не равен 45 градусам, формулы имеет следующий вид:

[0017] Коэффициент пересчета K равен 1/tan(E). Когда угол Е равен (45) градусам, 1/tan(45)=1, откуда получается формула (6). Когда угол Е не равен (45) градусам, K имеет величину, отличную от 1. Формула (8) может быть использована для вычисления, на долю должен измениться R при величине вращения D для формирования заданного угла установки Е.

[0018] Кривая согласно формуле (6) или (8) при использовании постоянного угла установки Е может быстро спиралеобразно выдаваться в сторону от фиксированной точки вращения. Для менее выраженной спиралеобразности с меньшей долей изменения по радиусу может быть использован изменяющийся угол установки Е. Например, угол установки в начале кривой может быть 45 градусов или больше и менее 90 градусов и может постепенно уменьшаться при вращении R вокруг фиксированной точки. Изменяющийся угол установки, например, непрерывно уменьшающийся угол установки, может поддерживаться между 90 градусами и 0 градусов, или между 70 градусами и 0 градусов.

[0019] Обращаясь к формуле (2) и со ссылкой на фиг. 3, можно увидеть, что элемент dR∗sin(D/2) определяет очень небольшую величину относительно других элементов формулы. Если вычесть, а не прибавлять, элемент dR∗sin(D/2) из 2∗R∗sin (D/2), то величина радиуса R все также будет увеличиваться, но более постепенно, а угол установки Е будет постепенно уменьшаться. Вычитая dR∗sin(D/2) из 2∗R∗sin (D/2) и применяя коэффициент пересчета К для начального угла падения более 45 градусов, можно получить следующую формулу:

[0021] Используя формулу (10) с начальной длиной радиуса R в (2) и начальным углом установки в 45 градусов, К будет равен 1, и будет сформирована кривая, показанная на фиг. 4.

[0022] На фиг. 4 показана примерная кривая, сформированная при помощи формулы (10), а также график двух окружностей, одна с радиусом в 1 единицу, и одна с радиусом в 2 единицы. Также со ссылкой на фиг. 4, линия, изображенная от начала касательной в любой точке кривой, сформированной в соответствии с формулой (10), будет иметь угол установки в 45 градусов при 0 градусов вращения, а угол установки будет постепенно уменьшаться до примерно 20 градусов при 90 градусах вращения.

[0023] Может быть сформирована стенка внутренней камеры IDAR двигателя, имеющей контур кривой по фиг. 4, что даст в результате угол установки с изогнутым контуром, начинающимся при 45 градусах при 0 градусах вращения, который постепенно уменьшается до 20 градусов при 90 градусах вращения. Поскольку контур стенки внешней камеры IDAR двигателя может быть функцией от контура стенки внутренней камеры, угол установки между направлением компоненты генерирующего силу крутящего момента от изогнутого контура и силой от стенки внешней камеры также меняется от 45 градусов примерно до 20 градусов в течение такта сгорания.

[0024] Для формирования контура стенки внутренней камеры кривая, формируемая формулой (10), например, кривой, показанной на фиг. 4, может быть продублирована с вращением на 180 градусов для формирования двух пересекающихся кривых одинаковой формы, как показано на фиг. 5. Форма, образованная на фиг. 5, может определять стенку внутренней камеры IDAR двигателя и изолированный элемент, вокруг которого может вращаться изогнутый профильный элемент IDAR двигателя в пределах камеры IDAR двигателя. Точка начала кривой, образованной формулой (10), может быть местом расположения коленчатого вала в пределах указанного изолированного элемента IDAR двигателя. Как показано на фиг. 5, коленчатый вал может быть смещен в пределах указанного изолированного элемента IDAR двигателя. Может быть сформирован профильный элемент, сопрягаемый с формой стенки внутренней камеры, как показано на фиг. 6.

[0025] Камера 2 и изогнутый профильный элемент 4, как представлено на фиг. 6 в качестве примера, могут иметь кривошипный центральный элемент 6 и фиксатор 8, смещенные относительно центра внутренней кривой 10. Положение кривошипного центрального элемента 6 и фиксатора 8 может быть смещено в направлении одной стороны профильного элемента, если сравнивать с геометрическим центром контура.

[0026] Форма стенки 14 внешнего контура может быть образована перемещением изогнутого контура вокруг стенки внутреннего контура. Стенка внешнего контура может быть выполнена так, чтобы удерживать изогнутый профильный элемент у стенки внутреннего контура, в то время как фиксатор или внешняя кривая изогнутого контура перемещается вдоль стенки внешней камеры. Соответственно, фиг. 6 изображает, что в пределах камеры 2 определены относительно кривой, формируемой по формуле (10) контуры и/или положения стенки 16 внутренней камеры, изолированный элемент 18, коленчатый вал 12, стенка 14 внешней камеры, изогнутый профильный элемент 4, кривошипный центральный элемент 6 и фиксатор 8.

[0027] Касательно вида фиг. 6 следует отметить, что форма стенки 14 внешней камеры может быть получена из тех же математических функций, что и стенка 16 внутренней камеры. Стенка 14 внешней камеры может иметь ту же форму, что и по меньшей мере часть стенки 16 внутренней камеры, но большую по масштабу и повернутую на некоторый угол, например, 90 градусов, вокруг начала в пределах части камеры 2, что соответствует такту сгорания.

[0028] Описанная выше технология IDAR двигателя имеет множество преимуществ над технологией стандартного поршневого двигателя внутреннего сгорания. Некоторые из преимуществ, обеспечиваемых конфигурацией IDAR двигателя, относятся к длинам тактов различного размера.

[0029] Например, такт сжатия может происходить при более короткой величине хода, чем такт расширения (сгорания). Это позволяет произвести больше работы в течение более длинного такт расширения при сравнении с поршневой технологией такого же перемещения.

[0030] Аналогичным образом, такты выпуска и впуска также не должны быть одинаковой длины. Такт расширения IDAR двигателя также имеет функцию механической передачи в работу, которая почти непрерывна, вместо передаточной функции поршневой технологии, имеющей форму кривой нормального распределения. Это осуществляется в виде кривой крутящего момента, имеющей очень ровную форму с небольшим колебанием в диапазоне частот вращения. Это происходит частично по той причине, что длина плеча кривошипа в сущности возрастает при протекании такта расширения.

[0031] Кроме того, все четыре такта двигателя: впуск, сжатие, сгорание и выпуск, могут иметь различную длительность и различную величину и могут происходить при различных скоростях в пределах той же четырех ходовой

последовательности. Это позволяет конструкторам IDAR двигателя оптимизировать работу двигателя и уменьшить побочные продукты, относящиеся к загрязнению, способом, превосходящим технологию поршневого двигателя.

[0032] Дополнительно необходимо отметить, все четыре такта протекают в пределах одного полного вращения вала. IDAR двигатель функционирует до некоторой степени как двухтактный двигатель исходя из того, что он имеет очень большую величину ускорения, но, в тоже время, он обладает параметрами генерации крутящего момента, присущими длинноходовому дизельному двигателю сходного смещения. Конфигурация IDAR двигателя не должна быть сгруппирована в подкатегории по функционированию на основе отношений диаметра отверстий к растяжению мембраны, как это делается в случае поршневой технологии, поскольку IDAR технология охватывает все эти категории, когда делаются сходные сравнения.

[0033] При фактическом производстве IDAR двигателя имеют место сложные кривые и плоские поверхности. Однако герметизирующие элементы всегда осуществляют изолирование у поверхности, которая является плоской, и ориентированы в направлении длины материала герметизирующего элемента. Это означает, что критическим производственным размером является плоскостность поверхностей частей и способность выравнивать части, так что противоположные стороны параллельны по всей ширине двигателя. Также важно, чтобы части не отклонялись в направлении траектории движения и чтобы поверхности, которые начинаются перпендикулярно друг другу, оставались такими в течение такта сгорания.

[0034] Поскольку длины тактов, величины и скорости могут отличаться друг от друга и не являются симметричными, как в технологии поршневого двигателя, важно иметь хорошее управление потоком входного отверстия при впуске и выпуске. Это позволяет добиться стандартов функционирования, превосходящих возможности технологии поршневого двигателя.

[0035] Кроме того, поскольку IDAR двигатель имеет уникальный ход расширения, указанная конфигурация сводится к базовой конструкции силовой установки на основе только хода расширения IDAR двигателя. Когда IDAR двигатель соединен с внешним устройством, он формирует внешний двигатель внутреннего сгорания или силовую установку, приводимую в действие какой-то другой движущей силой, такой как сжатый воздух.

[0036] Задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствований контроля и эффективности IDAR технологии, а также облегчение производства и расширение использования IDAR технологии.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0037] Предложен асимметричный роторный двигатель с обратным смещением, содержащий камеру. Камера в свою очередь содержит неподвижный изолированный элемент, имеющую внешнюю поверхность, которая представляет собой удлиненную выпуклую форму. Изолированный элемент включает канал коленчатого вала, расположенный на расстоянии от центра указанного изолированного элемента. Камера включает также переднюю пластину, присоединенную к передней поверхности указанного изолированного элемента, подвижный профильный элемент с вогнутой формой, смещенный в направлении внешней поверхности изолированного элемента и выполненный с возможностью вращения вокруг изолированного элемента, рабочий объем, заданный между внутренней поверхностью профильного элемента (контура) и внешней поверхностью изолированного элемента, и по меньше мере один взаимодействующий с передней пластиной подшипник, проходящий от передней поверхности подвижного профильного элемента и над направляющими краем передней пластины. Взаимодействующий с передней пластиной подшипник выполнен с возможностью взаимодействия с указанным направляющим краем во время такта сгорания.

В частных вариантах выполнения изобретения:

- профильный элемент включает два взаимодействующих с передней пластиной подшипника, расположенных на соответствующих противоположных периферических краях профильного элемента,

- два указанных подшипника содержат подшипник ведущего края и подшипник заднего края, причем один из подшипников проходит дальше от передней поверхности подвижного профильного элемента, чем другой подшипник, а передняя пластина содержит два направляющих края с различными профилями, при этом первый из направляющих краев контактирует с одним из подшипников, а второй из направляющих краев - с другим из указанных подшипников.

- камера дополнительно содержит обод с внутренней поверхностью, причем по меньшей мере часть изолированного элемента и профильного элемента расположены в пределах внутренней поверхности обода, подшипник для взаимодействия с внутренней поверхностью обода, проходящий от внешней поверхности подвижного профильного элемента, причем внутренняя поверхность обода имеет такую форму, чтобы смещать профильный элемент в направлении изолированного элемента, посредством чего взаимодействующий с передней пластиной подшипник взаимодействует с направляющим краем.

- двигатель дополнительно содержит опорную пластину, включающую отверстие впуска и отверстие выпуска, причем отверстие выпуска имеет дугообразную форму, заданную по меньшей мере частично проекцией профильного элемента на опорную пластину, когда рабочий объем находится в такте выпуска.

- отверстие впуска имеет дугообразную форму, заданную по меньшей мере частично проекцией профильного элемента на опорную пластину, когда рабочий объем находится в такте впуска,

- в пластине выполнено два упомянутых отверстия впуска и два упомянутых отверстия выпуска, причем отверстия впуска и выпуска выполнены у периферийных краев изолированного элемента на противоположных сторонах,

- двигатель является приводимым в действие сжатым воздухом,

- отверстия впуска выполнены с обеспечением возможности управления потоком горючего вещества,

- опорная пластина соединена с дополнительной опорной пластиной, при этом в дополнительной опорной пластине выполнены отверстия впуска,

- подвижный профильный элемент дополнительно содержит боковые герметизирующие элементы, взаимодействующие с поверхностями передней пластины и опорной пластины, и герметизирующие элементы верхней части, расположенные на периферийной поверхности профильного элемента и взаимодействующие с поверхностями изолированного элемента и передней пластины.

- герметизирующие элементы верхней части выполнены из чугуна,

- опорная пластина включает отверстие для размещения свечи зажигания, расположенное в области, в которой происходит такт сжатия,

- подвижный профильный элемент включает отверстие для размещения свечи зажигания, выходящее на внутреннюю поверхность профильного элемента таким образом, что электроды свечи зажигания входят в рабочий объем.

- двигатель включает клапанный канал, выполненный в изолированном элементе, и

цилиндрический щелевой клапан, установленный с возможностью вращения в клапанном канале таким образом, что горючее вещество выборочно доставляется в рабочий объем,

- цилиндрический щелевой клапан включает зубчатый диск, который выполнен с возможностью зацепления прямо или опосредованно с коленчатым валом в канале коленчатого вала, посредством чего ход профильного элемента в камере обеспечивает поворот цилиндрического щелевого клапана для выборочной доставки горючего вещества в рабочий объем,

- двигатель включает клапанное отверстие в изолированном элементе и вращающийся клапан, установленный с возможностью вращения в указанном клапанном отверстии с обеспечением открытия и закрытия отверстия впуска,

- вращающийся клапан включает диск, имеющий отверстия, расположенный напротив поверхности опорной пластины с обеспечением перекрытия поверхностью диска отверстия впуска,

- вращающийся клапан включает зубчатый диск, который выполнен с возможностью зацепления прямо или опосредованно с коленчатым валом в канале коленчатого вала, посредством чего ход профильного элемента в камере обеспечивает поворот вращающегося клапана с обеспечением открытия и закрытия отверстия впуска,

- профильный элемент включает рециркуляционное отверстие для обеспечения рециркуляции отработавшего газа,

- двигатель включает управляющий клапан, расположенный в отверстии выпуска на опорной пластины для герметизации отверстия выпуска, за исключением случая нахождения двигателя в такте выпуска,

- управляющий клапан представляет собой лепестковый клапан,

- управляющий клапан представляет собой вращающийся клапан,

- двигатель содержит подвижные профильные элементы.

- поверхность опорной пластины и внешняя поверхность обода имеют одинаковую форму.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0038] Необходимо отметить, что следующие чертежи изображают особенности только вариантов реализации изобретения, и поэтому они не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения.

[0039] Фиг. 1 представляет взаимное расположение силы F(s) стены и силы F(r) ротора, когда сила ротора и составляющие силы стены находятся на одной прямой.

[0040] Фиг. 2 представляет взаимное расположение радиуса к кривой, образованной этим радиусом, причем длина радиуса сохраняется постоянной во время вращения радиуса на некоторую величину приращения против часовой стрелки вокруг точки поворота.

[0041] Фиг. 3 представляет взаимное расположение радиуса к кривой, образованной радиусом, который увеличивается в длине при его вращении на некоторую величину приращения против часовой стрелки вокруг точки поворота.

[0042] Фиг. 4 - график сформированной кривой, причем радиус постоянно увеличивается по длине при его вращении против часовой стрелки вокруг точки поворота.

[0043] Фиг. 5 изображает форму относящейся к изолированному элементу стенки внутренней камеры согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения и положение коленчатого вала на изолированном элементе, причем указанная форма относится к кривой, показанной на фиг. 2.

[0044] Фиг. 6 представляет принципиальную схему роторного двигателя, имеющего изолированный элемент, показанный на фиг. 3 с изогнутым профильным элемент, кривошипный центральный элемент, фиксатор, коленчатый вал и стенку внешней камеры.

[0045] Фиг. 7 - перспективное изображение камеры двигателя с пространственным разделением деталей, представляющее составные части и выравнивающие штыри.

[0046] Фиг. 8 - вид в перспективе изолированного элемента на опорной пластине.

[0047] Фиг. 9 - вид сбоку контура, изображающий размещение роликоподшипника.

[0048] Фиг. 10 - вид сбоку камеры двигателя с контуром, находящимся в положении сжатия.

[0049] Фиг. 11 - вид сбоку камеры двигателя с контуром, находящимся в положении расширения.

[0050] Фиг. 12 - вид сбоку камеры двигателя с контуром, находящимся в положении выпуска.

[0051] Фиг. 13 - вид сбоку камеры двигателя с контуром, находящимся в положении впуска.

[0052] На фиг. 14 показан вид в перспективе конструкции цилиндрового клапана.

[0053] На фиг. 15 показан вид в перспективе конструкции вращательного клапана.

[0054] Фиг. 16 - вид сбоку контура с установленной в нем свечой зажигания.

[0055] На фиг. 17 показан вид в перспективе корпуса, выполненного с возможностью установки со свечой зажигания.

[0056] На фиг. 18 - покомпонентное изображение конструкции лепесткового клапана.

[0057] На фиг. 19 - покомпонентное изображение двухконтурного двигательного узла.

[0058] Фиг. 20 - передний вид в вертикальном разрезе варианта опорной пластины.

[0059] На фиг. 21 показан вид в перспективе варианта корпуса и передней пластины.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0060] Как указано в части "Предпосылки создания настоящего изобретения", при производстве IDAR двигателя имеют дело со сложными изогнутыми и плоскими поверхностями. Изолирующие поверхности выполнены плоскими и ориентированы в направлении длины герметизирующего элемента.

Двигатель также выполнен таким образом, что участки с плоскими поверхностями расположены рядом друг с другом с образованием полного двигателя. Это означает, что если какая-то поверхность не является плоской или расположена спереди или сзади, это может привести к ошибке во всем устройстве. В случае развития ошибки возрастает сложность герметизации соответствующих поверхностей относительно друг друга. Кроме того, чем шире участок, тем сложнее выполнить полную поверхность плоской по всей ее ширине.

[0061] Для уменьшения уровня точности относительной плоскостности и уменьшения общей ошибки по всем поверхностям лучше всего подвергнуть все участки плоскому шлифованию спереди и сзади. Плоское шлифование может уменьшить изменение плоскостности поверхностей до менее 1/10000 дюйма по поверхности, если используется шлифовальный станок, обеспечивающий соответствующую точность. Это обеспечивает точность по более широкой области. Таким образом, лучше всего выполнять реальную камеру двигателя в виде по меньшей мере двух частей вместо одной.

[0062] Обычно камера представляет собой приблизительно округлую деталь из метала, примерно толщина контура и дополнительная величина формируют заднюю часть камеры. Также обычно в камере делают углубления обрабатывающими головками, "управляемыми" компьютером, которые достигаю полости. Если камера выполнена в виде одиночной детали, она будет иметь краевой участок, который не позволит шлифовальному кругу шлифовать заднюю полость камеры для достижения точности плоскостности.

[0063] Если камера выполнена более чем из одной части, то краевой участок может быть одной частью, а задняя полость может быть другой частью. Тогда опорная пластина может быть отдельно обработана для достижения точности и прикреплена к краевому участку выравнивающими штырями или винтами для формирования целой камеры.

[0064] Другой аспект изолирующих плоских поверхностей состоит в том, что в любой трехмерной плоскости две изолирующие поверхности пересекутся под правильным углом. Это означает изолирование углового области, что требует не только, чтобы параллельные плоскости были плоскими относительно друг друга, но также чтобы перпендикулярные поверхности были под точными прямыми углами. В этом случае также помогает плоское шлифование каждого участка отдельно.

[0065] Задачей IDAR двигателя является сохранение выравнивания плоскими поверхностями, выровненными с другими плоскими поверхностями, которые могут быть в движении. Это означает, что никакая часть не должна поворачиваться при своем движении по всем тактам. Подвижные контуры являются единственными частями, имеющими изолирующие поверхности, и они перемещаются в пределах камеры.

[0066] Фиг. 7-13 изображают IDAR двигатель 20 согласно раскрытому варианту реализации. IDAR двигатель имеет камеру 22 сгорания и рабочий объем 24, т.е. объем, в котором происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск горючего вещества.

[0067] Подробнее, IDAR двигатель 20 включает переднюю пластину 26, изолированный элемент 28, контур 30, краевой участок 32 и опорную пластину 34. Эти компоненты IDAR двигателя имеют такие противоположные передние стороны 36-44 и задние стороны (не показаны), что в двигателе 20 задняя сторона передней пластины расположена у передней стороны 38 изолированного элемента и передней стороны 40 контура, а передняя сторона 44 опорной пластины расположена у задней стороны изолированного элемента и задней стороны краевого участка.

[0068] Передняя пластина 26, изолированный элемент 28, контур 30, краевой участок 32 и опорная пластина 34 имеют каждый внешнюю поверхность 56-64, контур 30 и краевой участок 32 имеют внутренние поверхности 66, 68, а опорная пластина 34 содержит дополнительную опорную пластину 70 с внешним краем 72. На основе этих компонентов IDAR двигателя можно сказать, что камера 22 сгорания IDAR двигателя определяется внутренней поверхностью 68 краевого участка и внешней поверхностью 58 изолированный элемент, а рабочий объем определяется внутренней поверхностью 66 контура и внешней поверхностью 58 изолированного элемента.

[0069] Внешний край 72 дополнительной опорной пластины выполнен достаточно большим, чтобы покрывать впускное и выпускное выходные отверстия, выполненные в задней стороне опорной пластины, а также входные отверстия, выполненные в дополнительной пластине. Форма дополнительной опорной пластины может быть кругообразной. Дополнительная опорная пластина, наряду с остаточной частью опорной пластины и передней пластины 26, герметизирует рабочий объем 24, но не герметизирует камеру 22 сгорания, как описано подробно далее.

[0070] Внешняя поверхность 58 изолированного элемента имеет форму, которая, как подробно описано далее, основана на формуле, представленной в части "Предпосылки создания настоящего изобретения". Все остальные внешние и внутренние края, кроме внешнего края 62 краевой части внешнего края 64 опорной пластины, представляют собой функцию от формы изолированного элемента.

[0071] Краевая часть и внешние края 62, 64 опорной пластины не зависят от формы камеры сгорания. Кроме того, поскольку топливо удерживается в рабочем объеме, толщина краевой части по существу не зависит от формы рабочего объема. Другими словами, пока задняя сторона контура находится по существу вровень с задней стороной краевой части на опорной пластине 34, передняя сторона 38 контура может проходить за переднюю сторону 42 краевой части на расстояние, требуемое для формирования рабочего объема. Соответственно, краевая часть и опорная пластина могут быть выполнены из одной и той же заготовки и, как показано, иметь одинаковую форму внешнего края и толщину.

[0072] Внешние края краевой части и опорной пластины 62, 62 каждый включает нижний контур 74, 76, пригодный для содействия в удерживании IDAR двигателя на месте при его изготовлении при установке в автомобиль. Нижние контуры 74, 76 можно в целом описать так, что они имеют радиус, смещенный к внешним радиусам краевой части и опорной пластины, с закругленными или уменьшенными противоположными внутренними краями, например 78, 80.

[0073] Краевая часть 32 и опорная пластина 34 имеют согласующиеся установочные отверстия 82-88, проходящие в направлении толщины пластин, которые выполнены с возможностью принятия установочных штырей 90, 92. Установочные отверстия 82-88 примерно на (180) градусов смещены друг от друга и расположены на расстоянии от внешних краев краевой части и опорной пластины 62, 64.

[0074] Когда установочные штыри 90, 92 размещены на своем месте, зажимные болты или подобные элементы пропускают через группы крепежных отверстий, например, 94, 96, проходящих в направлении толщины пластин и расположенных по периферии относительно внешнего диаметра краевого участка и опорной пластины 32, 34. Говоря о чертеже, имеется более дюжины таких крепежных отверстий в каждой пластине.

[0075] Группа установочных отверстий 98-108 выполнена в слое передней пластины 26, изолированного элемента 28 и опорной пластины 34. Вторая пара установочных штырей 110, 112 проходит через отверстия 98-108 для установки передней пластины 26, изолированного элемента 28 и опорной пластины 34 рядом друг с другом. При таком размещении контур 30 располагается у изолированного элемента 28, как будет понятно из данного раскрытия изобретения.

[0076] Каждый из компонентов, включающих переднюю пластину 26, изолированный элемент 38 и опорную пластину 34, имеет согласующиеся крепежные отверстия, например, 114-118, проходящие в направлении толщины. На чертеже каждый имеет по восемь таких крепежных отверстий. Посредством этих отверстий передняя пластина 26, изолированный элемент 38 и опорная пластина 34 прикреплены друг к другу после использования установочных штырей 110-112.

[0077] Каждый из компонентов, включающих контур 30, краевую часть 32 и опорную пластину 34, имеет отверстия 120-130, выполненные с фаской в соответствующих передних сторонах, которые принимают участие в производственном процессе. Например, эти отверстия обеспечивают закрепление пластин и контуров на столах обработки с ЧПУ. Передняя пластина 26 и изолированный элемент 28 каждая имеет по меньшей мере одно отверстие 132, 134, выполненное с фаской в их соответствующих передних сторонах, с одинаковой целью.

[0078] Выполненные с фаской отверстия на краевой части 32 и опорной пластине 34 расположены по периферии, примыкая к внешним краям 62, 64. Выполненные с фаской отверстия в контуре 30 расположены на расстоянии друг от друга, как показано на чертеже, для обеспечения приемлемого расстояния и в результате надлежащего содействия в обработке. Выполненные с фаской отверстия на передней пластине 26 и изолированном элементе 28 расположены так, чтобы обеспечить дополнительную функцию функционирования в виде клапанного канала, как описано далее.

[0079] Опорная пластина 34 также включает отверстие 136 впуска горючего вещества и отверстие 138 выпуска горючего вещества. Отверстия 136, 138 определены округлыми отверстиями 140, 142 на задней стороне 44 опорной пластины. Особенность расположения этих отверстий станет понятной из описания фаз впуска и выпуска цикла сгорания, имеющегося далее. Округлое отверстие 142 для выпуска имеет больший диаметр, чем округлое отверстие 140 для впуска для обеспечения выпуска увеличенных в объеме горючих веществ. Округлые отверстия для впуска и выпуска имеют такую же площадь, что и в схожем образом расположенном двигателе внутреннего сгорания поршневого типа.

[0080] Отверстия 140, 142 проходят к передней стороне 44 опорной пластины посредством соответствующих дугообразных изогнутостей 144, 146, цель которых максимизировать скорость потока впуска и выпуска от соответствующих отверстий 136, 138.

[0081] Вследствие сложного характера дугообразных изогнутостей, рассмотренного далее, эти изогнутости выполняются фрезерованием в дополнительной опорной пластине 70, а не в опорной пластине 34. Дополнительная опорная пластина присоединена в передней стороне 44 опорной пластины. Как может быть ясно, дополнительная опорная пластина 70 может быть тонким элементом из какого-то материала вследствие минимальных конструкционных требований, предъявляемых ей.

[0082] Опорная пластина 34 также включает отверстие 148 свечи зажигания, расположенное в области, в которой происходит сжатие. Отверстие 150 сенсора также расположено в области, в которой происходит сжатие.

[0083] Возвращаясь к изолированному элементу 38, показанному на фиг. 7 и 8, внешний контур можно описать как некруглый, вытянутый и выпуклый. Этот контур сформирован с использованием формулы и способа, описанных в части "Предпосылки создания настоящего изобретения". После генерации формы в такой программе, как SolidWorks, доступной от компании Dassault Systemes SolidWorks Corp. (300 Baker Avenue, Concord, MA, 01742) на может быть легко масштабирована для соответствия заданным параметрам.

[0084] В качестве альтернативы, овал, например эллипс, со смещенным расположением коленчатого вала, обеспечит похожую структуру с похожими преимуществами. Также, эллипс может быть создан в программе SolidWorks и масштабирован при необходимости. Эллипс имеет большую ось и малую ось, и в раскрытых вариантах реализации большая ось по меньшей мере на 25% больше малой оси. Расстояние между фокальной точкой и локальным краем на главной оси (semilatus rectum) может быть оптимизировано, с учетом того, что большая величина этой переменной обеспечит большую величину расширение относительно сжатия. Также, это может быть оптимизировано с использованием программы SolidWorks, в зависимости от конструкционных ограничений.

[0085] Кроме того, каждый из компонентов, включающих переднюю пластину 26, изолированный элемент 28 и опорную пластину 34, имеют отверстия 156-160 для коленчатого вала. В отношении элемента 28, расположение отверстия 158 коленчатого вала может быть описано, как указано в части "Предпосылки создания настоящего изобретения", с использованием раскрытых там формул.

[0086] В качестве альтернативы, с использованием эллипса расположение отверстия коленчатого вала по существу находится в правом нижнем секторе графика, созданного большой и малой осями эллипса. На чертеже внешний диаметр отверстия с фаской по касательной соприкасается с большой и малой осями эллипса (см. фиг. 10). Однако отверстие с фаской може