[**]

В настоящем изобретении предложен двигатель внутреннего сгорания, который имеет преимущества обычных 2-тактных двигателей и обычных 4-тактных двигателей, но с использованием новой конструкции, отличающейся от вышеуказанных двух. Двигатель согласно настоящему изобретению предусматривает использование поршней в качестве средства для открытия и закрытия впускных и выпускных каналов, размещенных в стенках цилиндра. Двигатель согласно настоящему изобретению также содержит два поршня на цилиндр, которые размещены оппозитно, так что одно событие воспламенения топлива вызывает перемещение обоих поршней вдоль цилиндра в противоположных направлениях. Каждый поршень цилиндра соединен с отдельным коленчатым валом, который совершает один оборот вокруг своей оси при одном событии воспламенения топлива в цилиндре. В одном цикле перемещения поршней вдоль цилиндра включены полный цикл воспламенения, выпуск, впуск и сжатие.

(57) Реферат / Формула:

В настоящем изобретении предложен двигатель внутреннего сгорания, который имеет преимущества обычных 2-тактных двигателей и обычных 4-тактных двигателей, но с использованием новой конструкции, отличающейся от вышеуказанных двух. Двигатель согласно настоящему изобретению предусматривает использование поршней в качестве средства для открытия и закрытия впускных и выпускных каналов, размещенных в стенках цилиндра. Двигатель согласно настоящему изобретению также содержит два поршня на цилиндр, которые размещены оппозитно, так что одно событие воспламенения топлива вызывает перемещение обоих поршней вдоль цилиндра в противоположных направлениях. Каждый поршень цилиндра соединен с отдельным коленчатым валом, который совершает один оборот вокруг своей оси при одном событии воспламенения топлива в цилиндре. В одном цикле перемещения поршней вдоль цилиндра включены полный цикл воспламенения, выпуск, впуск и сжатие.

---

(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201000755 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки: (51) Int. Cl. F02B 75/24 (2006.01)
2011.02.28 F02B 75/28 (2006.01)
,оох F02B 75/32 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки:
2008.11.06
(54) МОНОБЛОЧНЫЙ БЕСКЛАПАННЫЙ ОППОЗИТНЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(31) 61/002,380; 61/082,378
(32) 2007.11.08; 2008.07.21
(33) US
(86) PCT/US2008/082563
(87) WO 2009/061873 2009.05.14
(88) 2009.07.23
(71) Заявитель:
ТУ ХЭДС ЭЛЭЛСИ (US)
(72) Изобретатель:
Элансо Джоз Льюис (UY)
(74) Представитель:
Соколов А.Б. (RU)
(57) В настоящем изобретении предложен двигатель внутреннего сгорания, который имеет преимущества обычных 2-тактных двигателей и обычных 4-тактных двигателей, но с использованием новой конструкции, отличающейся от вышеуказанных двух. Двигатель согласно настоящему изобретению предусматривает использование поршней в качестве средства для открытия и закрытия впускных и выпускных каналов, размещенных в стенках цилиндра. Двигатель согласно настоящему изобретению также содержит два поршня на цилиндр, которые размещены оппозитно, так что одно событие воспламенения топлива вызывает
перемещение обоих поршней вдоль цилиндра в противоположных направлениях. Каждый поршень цилиндра соединен с отдельным коленчатым валом, который совершает один оборот вокруг своей оси при одном событии воспламенения топлива в цилиндре. В одном цикле перемещения поршней вдоль цилиндра включены полный цикл воспламенения, выпуск, впуск и сжатие.
МОНОБЛОЧНЫЙ БЕСКЛАПАННЫЙ ОППОЗИТНЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ 5 [001] Настоящая заявка основана на предварительной патентной заявке
США № 61/002 380, поданной 8 ноября 2007, и предварительной патентной заявке США № 61/082 378, поданной 21 июля 2008, и заявляет по ним даты приоритета, указанные заявки включены в настоящую ссылкой.
10 ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[002] Настоящее изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания. Больше конкретно, настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с пятью тактами, который является пригодным для использования как в качестве бензинового двигателя, так и в качестве дизельного
15 двигателя, и имеет улучшенную конструкцию, которая обеспечивает большую топливную экономичность и большое производство энергии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[003] Двигатели внутреннего сгорания известны в уровне техники. 20 Например, известны различные двигатели поршневой конструкции, в частности с наборами поршней, которые работают во встречном направлении относительно друг друга, но ни один из таких двигателей не имеет возможности оптимизации его работы для обеспечения полного цикла двигателя.
25 [004] Например, двигатель, описанный в патенте США № 5133306, содержит
два встречных поршня. Однако указанный двигатель также содержит в своей верхней части вспомогательную камеру сгорания или предкамеру, в которой размещены клапаны и свеча зажигания. Кроме того, корпус двигателя, описанный в указанном патенте, не является моноблочным, Кроме того, такой двигатель
зо содержит три коленчатых вала так, что два коленчатых вала, которые принимают импульс рабочего хода, соединены не друг с другом непосредственно, а через третий коленчатый вал. Двигатель, раскрытый в патенте, имеет рабочий ход каждые два оборота коленчатого вала, а клапаны активируются исключительно посредством распредвала.
[005] В патенте США № 5632255 описан двигатель, содержащий цилиндрическую крышку и имеющий вертикальное размещение. Указанный двигатель содержит один коленчатый вал, один поршень на цилиндр и пористый 5 регенератор, диаметр которого немного меньше диаметра втулки и который перемещают жесткой тягой. Двигатель работает в двухтактном цикле, что соответствует холодному такту или горячему такту.
[006] Двигатель, описанный в патенте США № 4520765, содержит ю следующие отличительные особенности: втулки, имеющие отверстия; поршни, перемещенные шарами, которые передают силу путем бесконечной ротации; зажигание выполнено специфически температурой, достигнутой при сжатии воздушно-топливной смеси, и хотя воспламенение в цилиндре происходит в каждом обороте двигателя, рабочий ход является коротким поскольку, ход поршня 15 существенно уменьшен; попеременно открывшиеся отверстия, которые формируют камеры сгорания для каждого поршня, в результате чего каждый цилиндр содержит два противоположных поршня, но с разделенными камерами.
[007] Патент США № 5375567 относится с двухтактному двигателю, 20 имеющему отверстия и трубчатую конструкцию, без коленчатого вала, в котором поршни перемещаются вследствие перемещения роликов на спиралях бесконечного типа. В указанном двигателе использовано воздушное охлаждение.
[008] Хотя известны различные конструкции двигателей внутреннего 25 сгорания, тем не менее существует потребность в улучшенных двигателях, которые обеспечивают большую топливную экономичность, большую мощность или и то и другое вместе.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ зо [009] В настоящем изобретении предложен двигатель внутреннего
сгорания, который устраняет известные проблемы. Более конкретно, изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, отличающемуся тем, что каждая комбинация цилиндра/поршня совершает полный цикл за один оборот коленчатого вала. Таким образом, за один оборот коленчатого вала комбинация
цилиндра/поршня совершает следующее: удаление или выпуск выхлопных газов из цилиндра; всасывание воздушно-топливной смеси; сжатие; воспламенение и выпуск. Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению также может отличаться тем, что: имеет переменную степень сжатия; имеет пять тактов 5 термодинамического цикла (т.е. пять четких этапов); имеет моноблочный цилиндр (т.е. блок цилиндров и головку, изготовленные в форме единого блока), содержащий оппозитные поршневые пары, взаимодействующие для выработки энергии вращения по меньшей мере в одном коленчатом вале; имеет цилиндры, которые обеспечивают впуск новой порции воздушно-топливной смеси и выпуск
ю выхлопных газов; или имеет комбинацию по меньшей мере двух из перечисленных выше отличительных особенностей. В общем, оппозитные поршневые пары двигателя согласно вариантов реализации настоящего изобретения достигают своих соответствующих верхних мертвых центров (также упомянутых здесь как верхние мертвые точки) примерно одновременно, что
15 обеспечивает одиночное воспламенение в камере для одновременного приведения в действие обоих поршней во встречных направлениях. Двигатель согласно настоящему изобретению совершает столько воспламенений за один оборот через одинаковые интервалы, сколько цилиндров имеет указанный двигатель.
[010] В настоящем изобретении предложен двигатель внутреннего сгорания, который согласно вариантам реализации настоящего изобретения может отличаться горизонтальным размещением многоцилиндрового двигателя моноблочного типа с оппозитными поршневыми парами, размещенными в
25 монокамере, причем оба поршня совместно используют одну и ту же камеру сгорания. Двигатель может выполнять все этапы, которые требуются от двигателя внутреннего сгорания за один оборот коленчатого вала. Таким образом, двигатель реализует возможность воспламенения в цилиндре через одинаковые интервалы в течение каждого оборота коленчатого вала. В предпочтительных вариантах
зо реализации настоящего изобретения свечи зажигания размещены непосредственно в положении верхней мертвой точки одного из поршней, названного впускным поршнем, при этом двигатель содержит одну или две свечи зажигания в каждом цилиндре. В вариантах реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна свеча зажигания может быть удалена, и отверстие свечи
зажигания может быть использовано в качестве отверстия для соединения полой камеры, которая при необходимости обеспечивает возможность регулировки или изменения степени сжатия двигателя например при использовании различных типов топлива.
[011] Двигатель согласно настоящему изобретению не содержит подающих (впускных) и выпускных клапанов для открытия и закрытия впускных и впускных каналов соответственно, которые обычно присутствуют в двигателях, работающих в двухтактном и более режимах. Предпочтительно, подобно двухтактному
ю двигателю, двигатель согласно настоящему изобретению содержит стенки цилиндра, имеющие впускные и выпускные каналы, сформированные в них, и использует перемещение поршней для открытия и закрытия указанных каналов. Также, поршни двигателя согласно настоящему изобретению выполняют двойную функцию: функцию преобразователей энергии сгорания топлива в механическое
15 перемещение в двигателе и работу клапанов для перемещения топлива и выпуска в цилиндры и из цилиндров двигателя. Дополнительно конструкция двигателя согласно настоящему изобретению устраняет необходимость в головке цилиндров и в материалах, связанных с ней, которые обычно используются в четырехтактных двигателях.
[012] Имеющий конструкцию, в которой два поршня перемещаются по существу одновременно в противоположных направлениях, настоящий двигатель содержит два коленчатых вала, каждый из которых размещен на противоположных сторонах двигателя. Коленчатые валы связаны посредством 25 шестерен (обычно, трех взаимосвязанных шестерен) или посредством по меньшей мере одного соединительного рычага, который в предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения выполнен с возможностью небольшого изгиба, который может быть использован при переходе двигателя от относительно холодного состояния до относительно горячего состояния.
[013] Как упомянуто выше, общая отличительная особенность двигателя согласно настоящему изобретению состоит в том, что цилиндр совершает полный цикл впуска топливной смеси и выпуска выхлопных газов за один оборот коленчатого вала. Таким образом, предложенный двигатель в общем схож с
двухтактным двигателем; однако, предложенный двигатель имеет существенные отличия от двухтактного двигателя. В немногих словах, в двигателе с двумя тактами перемещение поршня вниз в результате воспламенения топлива создает нагнетательное давление в картере, которое обеспечивает переход части смеси
5 топлива и масла, имеющейся в картере, в камеру сгорания. Перемещение поршня вниз также происходит в следующей последовательности: открывается (сдвигом поршня) выпускной канал; открывается (дальнейшим сдвигом поршня) впускной канал; закрывается впускной канал; и закрывается выпускной канал. Таким образом, одно воспламенение топлива совершается за одним оборот коленчатого
ю вала, и при этом совершается один полный цикл, состоящий из: впуска топливной смеси, сжатия, воспламенения и выпуска выхлопных газов. Такой двигатель назван двухтактным двигателем потому, что его функции могут быть разделены на две части: воспламенение/выпуск и впуск/сжатие.
15 [014] Как и в двухтактном двигателе, цилиндр двигателя согласно
настоящему изобретению совершает полный цикл впуска/воспламенения/выпуска за один оборот коленчатого вала. Однако, в отличие от двигателя с двумя тактами, поршни двигателя согласно настоящему изобретению не создают нагнетательного давления в картере, которое в двухтактном двигателе
20 используется для впуска смеси топлива/масла в камеру сгорания. Напротив, поршни двигателя согласно настоящему изобретению формируют герметичную камеру, охватывающую впускной канал (каналы) с герметизацией их от камеры сгорания и от картера. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает существенное усовершенствование конструкции и повышение эффективности
25 работы двигателя, поскольку энергия, выработанная при сгорании топлива, не тратится (не теряется) на всасывание топлива в камеру сгорания. Кроме того, в двигателе согласно настоящему изобретению не используется один и тот же поршень для открытия и закрытия и впускного и выпускного каналов, размещенных в стенке цилиндра. Напротив, двигатель согласно настоящему
зо изобретению содержит двойную поршневую конфигурацию, в которой один поршень (также упомянутый здесь как "впускной" поршень) при своем перемещении назад и вперед вдоль цилиндра открывает и закрывает соответственно по меньшей мере одно впускное (или "подающее") отверстие, тогда как другой поршень (также упомянутый здесь как "выпускной" поршень) при
своем перемещении назад и вперед вдоль цилиндра открывает и закрывает соответственно по меньшей мере один выпускной канал. Такая конструкция обеспечивает возможность точного управления впуском топлива и выпуском выхлопных газов. Дополнительно, такая конструкция обеспечивает возможность
5 создания повышенного давления в цилиндре при подготовке к воспламенению топлива. Кроме того, в отличие от традиционных двухтактных двигателей, впускной канал (каналы) размещен относительно точки воспламенения топлива не ближе, чем впускной канал (каналы). Более того, два набора отверстий размещены на равном расстоянии от точки воспламенения топлива, благодаря
ю чему задана задержка между перемещением впускного поршня относительно выпускного поршня, которая обеспечивает возможность последовательного открытия и закрытия выпускного и впускного каналов.
[015] Таким образом, конструкция настоящего двигателя имеет некоторые 15 из преимуществ, присущих двухтактному двигателю, такие как: простота конструкции по сравнению с четырехтактным клапанным двигателем (например, отсутствуют впускные и выпускные клапаны, коромысла клапанов, распределительные валы, и т.д.); меньшее количеств частей (и таким образом снижена возможность механической неисправности); совершение полного цикла 20 за один оборот коленчатого вала; и двойная функция поршней. Схожим образом, конструкция согласно настоящему изобретению обеспечивает различные преимущества, присущие четырехтактному двигателю, такие как: точное управление впуском и выпуском; предотвращение потерь эффективности, вызванных повышенным давлением в картере. Дополнительные преимущества, 25 заимствованные у того или другого типа двигателя, или преимущества над двигателями обоих типов, будут очевидны из следующего далее описания.
[016] В примерных вариантах реализации настоящего изобретения предложенный двигатель обозначен термином "пятитактный" двигатель. Однако зо следует понимать, что двигатель может быть выполнен и может действовать с использованием меньшего или большего количества тактов в рабочем цикле. Например, двигатель подробно описан как выполненный с возможностью "продувки" или "промывки" выхлопных газов из цилиндрической камеры с использованием текучей среды, такой как воздух. Этот этап или "такт" может быть
пропущен, что в результате приводит к аналогии с четырехтактным двигателем. Схожим образом, в рабочий цикл двигателя при желании могут быть добавлены дополнительные этапы или такты для обеспечения получения дополнительных преимуществ. Таким образом, следует признать, что общие отличительные 5 особенности предложенного двигателя достаточны для создания двигателей различных конструкций и конфигураций, все из которых попадают в объем настоящего изобретения.
[017] Соответственно, в настоящем изобретении предложен двигатель ю внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр, при этом каждый цилиндр содержит два поршня. Указанные два поршня перемещаются вдоль цилиндра во встречных направлениях и размещены в цилиндре так, что указанные два поршня, находящиеся в верхней мертвой точке или по существу рядом с ней, формируют общую камеру сгорания для сжигания, воспламенения, 15 сгорания и т.д. топлива. Одиночное воспламенение топлива приводит в действие указанные два поршня, вызывая их перемещение в противоположных направлениях вдоль цилиндра до достижения каждым из поршней максимального расстояния от центра цилиндра, после чего каждый поршень начинает свое перемещение в обратном направлении для повторного формирования камеры 20 сгорания для воспламенения топлива.
[018] Как указано выше, указанные два поршня в каждом цилиндре размещены оппозитным способом. В примерных вариантах реализации настоящего изобретения цилиндр является прямым, и указанные два поршня
25 непосредственно и полностью размещены напротив друг друга. Также может быть использована конструкция, в которой цилиндры размещены под углом (например, составляют пологую или острую V-образную форму), которая также может иметь некоторые отличительные особенности и обеспечивать соответствующие преимущества. В частности, количество цилиндров в двигателе не ограничено.
30 Таким образом, количество цилиндров может быть равно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 или больше. Также следует отметить, что, в отличие от обычных двигателей внутреннего сгорания, двигатель согласно настоящему изобретению имеет два поршня на цилиндр; таким образом, двухцилиндровый двигатель имеет 4 поршня, а трехцилиндровый двигатель имеет 6 поршней и т.д.
[019] Каждый цилиндр в двигателе содержит по меньшей мере одно отверстие или канал для впуска текучих сред, в частности газов, таких как воздух или воздушно-топливные смеси. Отверстия размещены вдоль поверхности стенки
5 цилиндра и обеспечивают вход текучих сред в цилиндр. Хотя для работы двигателя согласно настоящему изобретению достаточно одного впускного канала (также упомянутого здесь как "впускное отверстие"), предпочтительно используется несколько впускных каналов, размещенных вдоль стенки цилиндра. В местах, где размещены несколько отверстий, они предпочтительно размещены
ю так, что текучие среды, поданные в цилиндр, рассеиваются и смешиваются по всей камере. Впускные каналы предпочтительно выровнены вдоль окружности цилиндра, т.е. размещены вдоль стенки цилиндра на одинаковом расстоянии от центра цилиндра вдоль его длины. Таким образом, перемещение впускного поршня назад и вперед вдоль цилиндра открывает и закрывает все впускные
15 каналы одновременно.
[020] Каждый цилиндр двигателя также содержит по меньшей мере одно отверстие или канал для выпуска текучих сред в цилиндре. Схожим образом с впускным каналом выпускной канал (каналы) размещен вдоль стенки цилиндра на
20 том же расстоянии от центра цилиндра вдоль его длины. В предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения выпускные каналы размещены на стенке цилиндра на том же расстоянии от центра цилиндра, что и впускные каналы. Следует отметить, что впускные и выпускные каналы размещены на противоположных сторонах от центра цилиндра, так что впускной поршень
25 последовательно закрывает и открывает впускной канал (каналы), а выпускной поршень последовательно закрывает и открывает выпускной канал (каналы). Кроме того, впускные и выпускные каналы предпочтительно размещены вдоль стенки цилиндра в положении, в котором верхняя поверхность головки поршня выровнена с самым дальним краем впускного или выпускного канала (каналов),
зо так что каналы полностью открыты в то время, когда поршень находится в своей нижней мертвой точке. Таким образом, каналы полностью открыты перемещением поршней, и тем не менее дополнительное перемещение поршней за точку, в которой они открывают и закрывают каналы, которое являлось бы по существу потраченным впустую перемещением, устранено.
[021] Каждый цилиндр двигателя также имеет по меньшей мере одно отверстие для свечей зажигания или других устройств, которые облегчают, обеспечивают или вызывают воспламенение топлива в камере сгорания 5 (например, запальная свеча для дизельных двигателей). Отверстия могут быть размещены в любой точке вдоль стенки цилиндра, который представляет собой камеру сгорания. Как правило, имеется по меньшей мере одно отверстие. Предпочтительно, при наличии по меньшей мере двух отверстий, указанные отверстия распределены вокруг стенки цилиндра способом, который
ю обеспечивает насколько возможно равноудаленное размещение. Например, при наличии двух отверстий, эти отверстия предпочтительно размещены вдоль стенки цилиндра в положениях, в которых отверстие выровнено с вершиной и основанием двигателя (например, через 180°). При наличии трех отверстий невозможно применить угловое расстояние 120° между отверстиями из-за общей
15 формы всего двигателя (например, по существу плоской). В этом случае, одно отверстие может быть размещено на одной стороне двигателя, и два отверстия могут быть размещены с другой стороны двигателя таким способом, при котором угловое расстояние между каждым отверстием может меняться, но предпочтительно равно примерно 120° по мере возможности. При наличии
20 четырех отверстий, они могут быть размещены, например, на равных или почти равных угловых расстояниях с формированием Х-образной формы при рассмотрении двигателя со стороны. Разумеется, в случае необходимости угловое расстояние между отверстиями может быть различным для соответствия требованиям конкретного применения. Как более подробно описано далее, по
25 меньшей мере одно отверстие может быть использовано для вставки элементов помимо устройств, которые облегчают, обеспечивают или вызывают воспламенение топлива. Таким образом, из вышеуказанного очевидно, что двигатель содержит по меньшей мере одно устройство, взывающее, и т.д. воспламенение топлива (например, свечу зажигания).
[022] Как указано выше, двигатель может иметь моноблочную конструкцию, содержащую головку цилиндра и блок цилиндров, сформированные в едином технологическом процессе. Таким образом, в этих вариантах реализации настоящего изобретения двигатель не требует соединения блока и головки, а
также наличия любых соединителей, прокладок или других элементов. Кроме того, поскольку двигатель не содержит впускных и выпускных клапанов, которые присутствуют в обычных четырехтактных двигателях внутреннего сгорания, двигатель согласно настоящему изобретению не требует наличия 5 распределительных валов, коромысел и других элементов, обычных для двигателей внутреннего сгорания, в которых используются клапаны для впуска и выпуска. Благодаря простоте своей конструкции, двигатель согласно настоящему изобретению прост в изготовлении, причем для его изготовления могут быть использованы обычные металлы (например, железо, алюминий), подходящие для ю двигателей внутреннего сгорания и стандартных технологий прессования (например, литья в форму).
[023] Поршни двигателя согласно настоящему изобретению выполняют двойную функцию. Они служат для преобразования энергии сгорания топлива в
15 механическую энергию, которая вызывает вращение коленчатого вала. Они также служат для открытия и закрытия впускных и выпускных каналов и таким образом обеспечивают возможность перемещения текучих сред в цилиндр и из цилиндра. Главная особенность поршней согласно настоящему изобретению состоит в способности герметизировать впускной и выпускной каналы в закрытом
20 положении. Это достигнуто включением в юбку поршня второго набора колец, которые размещены на юбке посредством пазов, выполненных в юбке для кольца. В общем, поршень согласно настоящему изобретению содержит два набора колец, которые размещены на поршне на расстоянии друг от друга, которое является достаточным для полного и законченного охвата впускных или
25 выпускных каналов при размещении поршня в цилиндре. Таким образом, например если длина впускного канала равна 0,5 см, два набора колец на поршне могут быть на расстоянии 0,6 см друг от друга. Кроме того, два набора колец размещены на поршне в положениях, которые являются соотносительными с расстоянием перемещения поршней в цилиндре. Точнее, независимо от
зо конкретных размеров каналов в различных вариантах реализации настоящего изобретения, для осуществления соответствующего закрытия и герметизации канала, расстояние от верхней мертвой точки для поршня до самого дальнего края (относительно верхней мертвой точки) канала, которым служит поршень, должно быть меньше расстояния от верхней мертвой точки до сжимающего
кольца на юбке поршня. Схожим образом, расстояние от верхней мертвой точки для поршня до самого близкого края канала должно быть больше расстояния от верхней мертвой точки до сжимающего кольца на головке поршня. За исключением случаев специального ограничения общего количества 5 присутствующих колец, каждый набор колец на поршне должен содержать по меньшей мере один набор сжимающих колец в пазах на поверхности юбки поршня. Таким образом, между поршнем и стенкой цилиндра может быть осуществлена плотная герметизация, эффективно изолирующая цилиндрическую камеру от притока или утечки текучей среды при закрытии поршнем канала.
[024] Иными словами, задача герметизации поршневыми кольцами в системы каналов этого вида решена посредством поршня, содержащего кольца в головке и юбке. Преждевременный износ поршневых колец может быть предотвращен путем использования по меньшей мере одного кольца. Кроме того,
15 использование нескольких каналов для впуска и выпуска, например по меньшей мере 4 каждого вида, увеличивает число разделенных контактных точек на стенке цилиндра для поршневых колец (по сравнению с вариантами использования меньшего количества каналов, имеющих больший размер), в результате чего может быть достигнуто более лучшее распределение поддерживающих точек и
20 контактной поверхности колец со втулкой или стенкой цилиндра. Использование конструкции с несколькими каналами в соединении с кольцами также обеспечивает посредством углового размещения направление потока впускного и выпускного газа и таким образом формирует турбулентный газообмен, который оптимизирует рабочие характеристики камеры сгорания. В общем, угловое
25 размещение может быть реализовано в форме спирального размещения, которое вызывает вход текучей среды (например, воздуха, воздушно-топливной смеси) в камеру сгорания вихревым способом или способом, при котором может быть образовано большое количество завихрений, которые улучшают смешивание воздуха, в частности кислорода, содержащегося в воздухе, с топливом. Такое
зо лучшее смешивание увеличивает эффективность сгорания топлива и помимо прочего способствует формированию быстрого фронта воспламенения. В результате может быть уменьшено опережение зажигания до степени намного меньшей по сравнению с той, которая в настоящее время используется в коммерческих двигателях. Например, благодаря высокой степени смешивания
топлива и кислорода и повышенной компрессии в камере сгорания, может быть уменьшено время между искрой зажигания и воспламенением топлива и в результате обеспечена возможность уменьшения опережения зажигания до 10° или меньше.
[025] Каждый из указанных двух поршней на цилиндр соединен посредством шатунов с коленчатым валом. Соединение одного поршня с соответствующим ему коленчатым валом смещено по отношению к другому поршню и его соединению с соответствующим ему коленчатым валом. Смещение может иметь любую
ю подходящую величину и в общем примерно лежит в пределах между примерно 10° и примерно 26°. Например, смещение или задержка могут лежать в пределах между примерно 10° и примерно 25°, между примерно 12° и примерно 26°, между примерно 15° и примерно 15°, или между примерно 18° и примерно 20°. В вариантах реализации настоящего изобретения смещение или задержка
15 составляет примерно 18°. Разумеется, может быть использовано любое конкретное значение из этих диапазонов, и специалист несомненно признает, что эти диапазоны содержат все заданные значения, находящееся в пределах указанных диапазонов, без необходимости специального перечисления здесь каждого отдельного значения. Путем смещения угла одного коленчатого вала по
20 отношению к другому коленчатому валу может быть достигнуто по существу синхронное перемещение указанных двух поршней в цилиндре (т.е. одновременное перемещение поршней от центра с последующим их одновременным перемещением к центру) и, таким образом, осуществление одиночное воспламенение топлива для приведения обоих поршней в движение,
25 направленное наружу или дальше от центра. Однако такое смещение вызывает небольшое запаздывание перемещения одного поршня относительно перемещения другого поршня. Также, ведущий поршень, который обычно является выпускным поршнем, достигает своих каналов и открывает их, и затем достигает и закрывает свои каналы с небольшим опережением ведомого поршня,
зо открывающего и закрывающего свои каналы. Также может быть достигнуто последовательное открытие и закрытие каналов с точным управлением. Если ведущим поршнем является выпускной поршень, обеспечена следующая последовательность: сгорание топлива, открытие выпускного канала, открытие впускного канала, закрытие выпускного канала, закрытие впускного канала; и
сжатие. Также, одиночный оборот коленчатого вала связан с одиночным фактом воспламенения топлива и полным циклом впуска топлива и выпуском. Следует понимать, что размещение каналов вдоль стенки цилиндра определяется в зависимости от следующих параметров: полное расстояние перемещения
5 поршня, которое формирует камеру сгорания вдоль цилиндра (т.е. от верхней мертвой точки поршня до его нижней мертвой точки), и угол смещения или задержки одного поршня/коленчатого вала относительно другого. Относительно угла смещения, в общем более короткое смещение или задержка между выпускным поршнем и впускным поршнем требует, чтобы передний край каналов
ю был размещен ближе к верхней мертвой точке впускного поршня для обеспечения достаточного открытия и закрытия каналов так, чтобы выхлопной газ мог быть полностью выведен из камеры сгорания, и камера сгорания была заполнена новой порцией топливной смеси перед ее сжатием и воспламенением. Кроме того, хотя может быть использован угол задержки вращения коленчатого вала и
15 перемещения поршня в пределах цилиндра за пределами диапазона от примерно 12° до примерно 26°, предпочтительно использование углов в пределах этого диапазона для максимизации рабочих характеристик двигателя. Например, при увеличении угла ведущий поршень удаляется от верхней мертвой точки в момент воспламенения. В точке, в которой смещение выходит за пределы примерно 26°,
20 расстояние становится настолько большим, что возникает потеря выходной мощности цилиндра, поскольку ведущий поршень в этом случае оказывается слишком далек от точки воспламенения для приема оптимального количества энергии.
25 [026] Как видно из чертежей, двигатель согласно настоящему изобретению
содержит два коленчатых вала. Как и другие элементы двигателя, коленчатые валы могут быть изготовлены с использованием стандартных технологических процессов и материалов. Схожим образом, каждый коленчатый вал обычным способом размещен в картере, содержащем смазку (например, моторное масло),
зо и т.д. Следует отметить, что указанные два коленчатых вала должны содержать средства для суммирования их соответствующих вращательных энергий в единую выходную энергию, которая может быть использована для обеспечения перемещения транспортного средства, в котором размещен указанный двигатель.
[027] В вариантах реализации настоящего изобретения средства для соединения коленчатых валов представляют собой шестерни. Например, шестерни, непосредственно соединенные с каждым коленчатым валом, могут быть физически соединены посредством третьей промежуточной шестерни. В 5 других вариантах реализации настоящего изобретения средство для соединения коленчатых валов представляет собой соединительный рычаг, который одним своим концом соединен с одного из коленчатых валов, и другим своим концом соединен с другим коленчатым валом, и таким образом связывает указанные два коленчатых вала. В вариантах реализации настоящего изобретения
ю соединительный рычаг выполнен с возможностью небольшого изгиба для приспособления различных геометрических конфигураций, компенсирующих тепловое расширение материала при различных рабочих температурах двигателя. Более конкретно, согласно этому варианту реализации настоящего изобретения двигателя, соединительный рычаг содержит шарнир или схожий с
15 шарниром механизм в некоторой точке, размещенной вдоль его длины. Указанный механизм обеспечивает возможность поддержки рычагом постоянного соединения между указанными двумя коленчатыми валами при изменяющейся температуре двигателя. Таким образом, поскольку двигатель нагревается, его металлические части расширяются. Таким образом, расстояние между двумя
20 коленчатыми валами и соответственно размер соединительного рычага меняются с изменением температуры двигателя. Для учета указанного теплового расширения, точки соединения между рычагом и коленчатыми валами должны либо содержать некоторый зазор (т.е. соединением не должно быть жестким), либо должен быть использован механизм, который обеспечивает расширение и
25 сокращение соответствующих частей с одновременной поддержкой жесткого соединения. Настоящее изобретение обеспечивает такой механизм в соединительном рычаге. Схожий с шарниром механизм при необходимости обеспечивает возможность небольшого изгиба соединительного рычага в управляемой точке, который затем может быть устранен, когда в нем больше нет
зо необходимости. Таким образом, может быть осуществлено жесткое соединение рычага с коленчатым валом без ухудшения рабочих характеристик двигателя и без чрезмерного износа соединения.
[028] Как упомянуто выше, в вариантах реализации настоящего изобретения, двигатель содержит по меньшей мере два отверстия, в которых могут быть размещены свечи зажигания или тому подобное. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения по меньшей мере одно отверстие
5 использовано в качестве средства соединения для устройств, которые изменяют размер камеры сгорания. Более конкретно, в бензиновом двигателе, вместо использования двух свечей зажигания, одна из свечей зажигания может быть заменена устройством, т.е. в сущности, камерой мертвого пространства. Камера мертвого пространства эффективно действует для увеличения размера камеры
ю сгорания, хотя в то же время непосредственно не участвует в процессе сгорания топлива (т.е. в камере мертвого пространства не происходит или по существу почти не происходит сгорание топлива). Увеличение размера камеры меняет компрессию в цилиндре и может быть предпочтительным при использовании различных видов топлива или необходимости получения от двигателя различных
15 рабочих характеристик. В предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения камера мертвого пространства может быть настроена так, что полный объем камеры может быть задан точно для различных целей. Настройка может быть выполнена вручную или посредством электронных средств, известных в уровне техники (например, поворотом установочного винта для
20 перемещения платформы, размещенной в камере, для увеличения или уменьшения объема газа в камере).
[029] Двигатель согласно настоящему изобретению обычно содержит в цилиндре несколько впускных и выпускных каналов. Каналы каждого типа могут
25 быть соединены друг с другом и с одиночным патрубком для перемещения текучих сред. Например, впускные каналы могут быть соединены посредством в общем круглого или в общем спирального патрубка, который связывает впускные каналы друг с другом и с источником подачи топлива, воздуха или смеси в цилиндр. Эти патрубки могут быть объединены в больший патрубок, который
зо связывается малые патрубки с источником текучей среды, например воздуха. В вариантах реализации настоящего изобретения, больший патрубок представляет собой трубу, имеющую в общем U-образную форму, которая жидкостно соединяет нагнетатель с каждым из меньших патрубков и таким образом с впускными каналами. Когда нагнетатель работает, U-образная труба действует в качестве
распределительной камеры, которая через впускные каналы подает сжатый воздух или воздушно-топливную смесь в камеры сгорания.
[030] Схожим образом, выпускные каналы могут быть соединены друг с 5 другом и с одиночным патрубком для перемещения текучих сред. Например, выпускные каналы могут быть соединены посредством в общем круглого или в общем спирального патрубка, который связывает выпускные каналы друг с другом и с средством для удаления выхлопного газа из двигателя (например, системой выпуска отработавших газов). Форма и количество впускных и выпускных каналов ю предпочтительно выбрана в соединении с формой соответствующих патрубков для улучшения перемещения текучей среды в цилиндр и из цилиндра. Например, впускные каналы и патрубки могут быть выполнены для обеспечения лучшего смешивания воздуха и/или топлива в камере сгорания. Схожим образом, выпускные каналы и патрубки могут быть выполнены для обеспечения быстрого и 15 полного удаления текучих сред (например, выхлопных газов) из камеры сгорания и рассеяния тепла.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[031] Сопровождающие чертежи, которые включены в эту спецификацию и 20 составляют ее часть, иллюстрируют некоторые варианты реализации настоящего изобретения и вместе с письменным описанием служат для объяснения некоторых принципов настоящего изобретения.
[032] Фиг. 1 показывает сечение цилиндра согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Фиг. 1А изображает сечение цилиндра с составными 25 частями, которые включают впускной патрубок, содержащий топливную форсунку. Фиг. 1В изображает цилиндр с составными частями, которые включают топливную форсунку, размещенную в отверстии для свечи зажигания.
[033] Фиг. 2A-2I показывают сечения цилиндра согласно вариантам реализации настоящего изобретения с последовательной иллюстрацией зо положения поршней во время полного цикла.
[034] Фиг. ЗА показывает перспективный вид поршня в бензиновом двигателе или в двигателе другой топливной версии согласно настоящему изобретению. Фиг. ЗВ показывает вид сверху поршня, показанного на фиг. ЗА.
[035] Фиг. 4А показывает перспективный вид поршня в дизельном двигателе или в двигателе другой топливной версии. Фиг. 4В показывает вид сверху поршня, показанного на фиг. 4А.
[036] Фиг. 5 показывает перспективный вид двух коленчатых валов, 5 связанных посредством последовательности трех связанных шестерен, направления вращения которых указаны стрелками.
[037] Фиг. 6 показывает предпочтительный вариант выполнения соединительных рычагов с асимметричным шарнирным соединением с секцией коленчатого вала, с которым они соединены, с угловым разницей 90° между ними, ю [038] Фиг. 7А показывает вид сверху согласно предпочтительному варианту
выполнения соединительного шарнирного рычага, показанного на фиг. 6. Фиг. 7В показывает вид сбоку соединительного шарнирного рычага. Фиг. 7С показывает перспективный вид соединительного шарнирного рычага.
[039] Фиг. 8 показывает вариант выполнения впускного патрубка. Фиг. 8А 15 показывает вид сбоку; Фиг. 8В показывает вид спереди; и Фиг. 8С показывает перспективный вид.
[040] Фиг. 9 показывает вариант выполнения выпускного патрубка. Фиг. 9А показывает вид сбоку; Фиг. 9В показывает вид спереди; а Фиг. 9С показывает перспективный вид.
20 [041] Фиг. 10А-10Е показывают работу варианта выполнения двигателя в
форме двигателя с пятью тактами, с иллюстрацией положения поршней в каждом цикле.
[042] Фиг. 11А-11С показывают коленчатый вал для четырехцилиндровой версии варианта выполнения двигателя согласно настоящему изобретению, из 25 которых Фиг. 11А показывает перспективный вид коленчатого вала; Фиг. 11В показывает вид спереди коленчатого вала; а Фиг. 11С показывает вид сверху коленчатого вала.
[043] Фиг. 12 показывает график углового положения коленчатого вала для версии двигателя с 4 цилиндрами, зо [044] Фиг. 13 показывает график углового положения коленчатого вала для
версии двигателя с 6 цилиндрами.
[045] Фиг. 14 показывает график углового положения коленчатого вала для версии двигателя с 8 цилиндрами.
[046] Фиг. 15 показывает сечение цилиндра варианта выполнения двигателя, содержащего вспомогательную камера сгорания, заменяющую одну из свечей зажигания.
[047] Фиг. 16А показывает перспективный вид вспомогательной камеры 5 сгорания, показанной на фиг. 15. Фиг. 16В показывает вид спереди указанной камеры. Фиг. 16С показывает сечение указанной камеры по линии Х-Х, показанной на виде спереди.
[048] Фиг. 17А-17С показывают масштабированные вырезы блока согласно варианту выполнения двигателя согласно настоящему изобретению, ю показывающие впускные патрубки, имеющие спиральную форму, и выпускные патрубки.
[049] Фиг. 18А-18Е показывают различные виды моноблочного двигателя с крышкой картера (сухим маслосборником) и поддоном картера согласно варианту реализации настоящего изобретения. 15 [050] Фиг. 19 показывает график мощности (л.с.) как функцию частоты
вращения двигателя (об/мин) для примерного двигателя с четырьмя цилиндрами с рабочим объемом 1950 см3 (куб.см).
[051] Фиг. 20 показывает график вращающего момента (Нм) как функцию частоты вращения двигателя (об/мин) для примерного двигателя с четырьмя 20 цилиндрами с рабочим объемом 1950 см3 (куб.см).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[052] Далее будут подробно описаны различные примерные варианты реализации настоящего изобретения и его отличительные особенности, примеры 25 которого проиллюстрированы в сопровождающих чертежах. Следующее подробное описание приведено для более полного понимания читателем некоторых отличительных особенностей изобретения и не должно рассматриваться как ограничение любого аспекта настоящего изобретения.
зо [053] Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению
имеет различные отличительные особенности и комбинации отличительных особенностей, которые обеспечивают улучшение топливной экономичности, выработки энергии, адаптивность и другие полезные улучшения по сравнению с имеющимися в продаже двигателями. Одна известная отличительная
особенность настоящего изобретения состоит в том, что предложенный двигатель содержит поршни двойного действия, которые действуют и в качестве поршней для преобразовании энергии сгорания топлива в механическую энергию, и в качестве клапанов для открытия и закрытия впускных и выпускных каналов для 5 топлива и выпуска соответственно. В отличие от известных двухтактных двигателей, в которых для открытия и закрытия каналов используют поршни, но которые не герметизируют впускной канал, а скорее просто перенаправляют поток текучей среды в картер вместо камеры сгорания, поршни согласно настоящему изобретению формируют независимую камеру для приема впускных текучих сред.
ю Другая примечательная отличительная особенность настоящего изобретения состоит в том, что конструкция предложенного двигателя содержит по меньшей мере один одиночный цилиндр, который содержит два диаметрально противолежащих поршня, каждый из которых соединен с отдельным коленчатым валом, причем соединение одного из двух противолежащих поршней с
15 относящимся к нему коленчатым валом выполнено со смещением относительно соединения другого поршня с относящимся к нему коленчатым валом. Еще одна известная отличительная особенность настоящего изобретения состоит в том, что конструкция предложенного двигателя обеспечивает один полный цикл (на цилиндр) в течение каждого оборота коленчатого вала, причем количество
20 воспламенений за один оборот коленчатого вала равно количеству цилиндров, которые содержит указанный двигатель. Кроме того, в настоящем изобретении предусмотрено использование нагнетателя для повышения давления в камере сгорания, образованной стенкой цилиндра и двумя противолежащими поршнями, вытеснения остатков выхлопного газа из камеры сгорания, или и то и другое
25 вместе. Дополнительным неограничивающим примером отличительной особенности, обеспеченной в соответствии с настоящим изобретением, является камера сгорания с переменным объемом, которая может быть отрегулирована по желанию для обеспечения различных степеней сжатия для сгорания топлива. Другие неограничивающие примеры отличительных особенностей настоящего
зо изобретения включают: впускные каналы и патрубки, которые размещены так, что впуск топлива в камеру сгорания предпочтительно осуществлен с возможностью полного смешивания и лучшего сгорания топлива; выходные каналы и патрубки, которые размещены с возможностью эффективного удаления выхлопного газа из камеры сгорания и отвода тепла от камеры сгорания в систему охлаждения; и
средство для соединения и стабилизации двух коленчатых валов двигателя с двумя коленчатыми валами без использования шестерен, цепных зубчатых колес и т.п.
5 [054] В общем, двигатель согласно настоящему изобретению соединяет в
соотношении 1:1 один оборот коленчатого вала с одним полным циклом сгорания/выпуска. Как и в стандартном двухтактном двигателе, в двигателе согласно настоящему изобретению свеча зажигания срабатывает один раз в каждый оборот коленчатого вала. Такая конструкция предусматривает
ю улучшенную выработку энергии по сравнению четырехтактными двигателями, в которых один оборот коленчатого вала используется для впуска и сжатия топлива, и второй оборот коленчатого вала используется для выпуска отработавшего топлива. Однако в отличие от двухтактных двигателей, двигатель согласно настоящему изобретению не использует энергию! движущегося поршня для
15 всасывания топлива для последующего рабочего хода. В двигателе согласно настоящему изобретению активная работа выполняется во время 50% хода поршня от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки в каждом обороте коленчатого вала, и таким образом выработка пригодной для использования энергии удваивается по сравнению с традиционными двигателями.
[055] В сравнении, в современном четырехтактном двигателе во время впуска (такт 1 из 4) энергия расходуется. Схожим образом во время такта сжатия (такт 2 из 4) и во время такта выпуска (такт 3 из 4) энергия расходуется. Таким образом, выработка энергии совершается только во время воспламенения и такта 25 расширения (такт 4 из 4). Эта вырабатывающая энергию часть цикла составляет лишь 25% времени перемещения поршня.
[056] Сходным образом в современном двухтактном двигателе выработка энергии выполняется только пока выпускной канал не раскрыт полностью. За зо пределами этой точки энергия расходуется на перемещение поршня для создания давления в картере, которое используется для последующего впуска топлива через впускной канал в камеру сжатия/сгорания.
[057] Двигатель согласно настоящему изобретению содержит два коленчатых вала, размещенных по одному на каждой стороне блока и механически связанных предпочтительно посредством по меньшей мере одного соединительного рычага. В предпочтительных вариантах реализации настоящего
5 изобретения, подача и удаление газов в цилиндр и из цилиндра (цилиндров) обеспечены компрессором, таким как нагнетатель, причем функцию клапанов для впуска и выпуска выполняет по меньшей мере один поршень, осуществляющий двойную функцию поршня-клапана. Кроме того, нагнетатель может выполнять дополнительную функцию: охлаждение поршневых колец, уменьшение перепада
ю давлений на кольцах между кольцами со стороны камеры сгорания и кольцами со стороны картера.
[058] В предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения коленчатые валы соединены с поршнями таким способом, что существует
15 разность или смещение фаз между относительными положениями поршней, благодаря которой перемещение поршней в каждом цилиндре, размещенных с одной стороны двигателя, происходит с небольшим опережением относительно перемещения соответствующих им поршней, размещенных с другой стороны двигателя. Таким образом поршни, и в частности поршневые пары, могут
20 действовать в качестве клапанов для последовательного открытия и закрытия впускных и выпускных каналов и дополнительно обеспечивать подачу топлива и/или нагнетание давления в цилиндрах.
[059] Как упомянуто выше, поршни согласно настоящему изобретению 25 выполняют двойную функцию: действуют в качестве поршня и в качестве клапана, поскольку они управляют открытием и закрытием впускных и выпускных каналов. Указанные поршни содержат дополнительные сжимающие кольца для достижения этой двойной функции: одно сжимающее кольцо установлено в головке, а другое сжимающее кольцо установлено в юбке поршня. В вариантах зо реализации настоящего изобретения указанный поршень также содержит потайной болт.
[060] В общем, и в предпочтительных вариантах выполнения, двигатель согласно настоящему изобретению содержит впускные и выпускные каналы,
размещенные в каждом цилиндре, равноудаленные от верхней мертвой точки впускного поршня.
[061] Двигатель согласно настоящему изобретению особенно хорошо 5 подходит для использования в схеме с впрыском топлива. В вариантах реализации настоящего изобретения, в которых использована предкамерная система впрыска топлива, традиционный инжектор может быть предпочтительно размещен во впускной трубе или впускном патрубке возле отверстия для впуска воздуха в цилиндр. В другом варианте реализации изобретения, в котором ю использована система прямого впрыска топлива, традиционный инжектор может быть предпочтительно размещен в стенке цилиндра, например в месте вдоль стенки цилиндра, которая задает камеру сгорания. В таком варианте реализации настоящего изобретения инжектор может заменить свечу зажигания и т.п.
15 [062] В вариантах реализации настоящего изобретения, в которых для
питания двигателя используют топливо по меньшей мере двух различных типов, двигатель может содержать в качестве замены свечи зажигания вспомогательную камеру, внутренний объем которой может быть различным при необходимости для достижения соответствующей компрессии в соответствии с требованиями
20 спецификации использованного топлива.
[063] Для осуществления синхронного соединения между коленчатыми валами, поддерживающего угловое смещение фазы между ними, предпочтительно использование цепи из трех колес, объединенных вместе, или 25 двух соединительных рычагов, выполненных с возможностью сдвига фазы между ними примерно 90°для поддержки неизменного направления вращения.
[064] Свечи зажигания в вариантах выполнения бензиновой версии двигателя согласно настоящему изобретению размещены непосредственно в зо положении верхних мертвых точках впускных поршней. Хотя свечи могут быть размещены в любом месте в камере сгорания, предпочтительно они размещены в верхних мертвых точках впускных поршней.
[065] В вариантах реализации настоящего изобретения, в которых использован предкамерный впрыск, электронный управляющий блок (ECU) откалиброван с возможностью выполнения двух различных тактов промывки/продувки камеры сгорания и ввода топлива в камеру сгорания. Таким
5 образом, нагнетатель подает нагнетательное давление воздуха во впускные каналы во время работы двигателя. Однако, топливо не должно подаваться в камеру сгорания во время такта продувки, и в камеру сгорания во время этого такта подают лишь воздух. Таким образом, электронный управляющий блок должен быть откалиброван так, чтобы система впрыска топлива в камеру
ю сгорания подавала в камеру лишь воздухе, который остается в камере после закрытия выпускных каналов.
[066] Далее будут описаны примеры двигателей, их составных частей и режимы работы со ссылкой на сопровождающие чертежи. Согласно примерным
15 вариантам выполнения неограничивающие дополнительные отличительные особенности двигателей включают: эффективность с вытекающей из нее экономией топлива, с возможностью изменения компрессии, обеспечивающего использование различных видов топлива; простоту; оптимизацию составных частей и выполняемых функций; более длительный срок эксплуатации; меньший
20 вес при эквивалентной мощности; меньшую вибрацию; низкую вибрацию; низкий центр тяжести; меньшее количество частей, размеры каждой из которых к тому же могут быть дополнительно уменьшены.
[067] На фиг. 1 изображено сечение цилиндра согласно варианту 25 выполнения двигателя (1) внутреннего сгорания. На чертеже показан одиночный цилиндр (3), содержащий два поршня (2,2'), размещенных напротив друг друга, с головками, обращенными друг к другу, причем цилиндр размещен в блоке цилиндров и головке моноблочной конструкции (4), в который, таким образом, отсутствует необходимость в индивидуальных крышках цилиндров, в соединении зо между головкой и блоком, и впускных и выпускных клапанах. Во время работы сгорание топлива и выработка механической энергии совершаются в одном цикле, содержащем пять тактов, во время одного оборота коленчатого вала. Во время цикла, при перемещении двух противолежащих поршней от их верхних мертвых точек к их нижним мертвым точкам, в цилиндре происходит полное расширение и
начинается процесс выпуска. Во время перемещения поршней от нижних мертвых точек до их верхних мертвых точек в цилиндре совершается такт выпуска, выполняется полная продувка камеры сгорания и совершается вторичное заполнение топливной смесью и нагнетание давления в камере сгорания, и
5 наконец совершается такт сжатия. Такты также могут быть заданы относительно состояния каналов в цилиндре во время перемещения поршней от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки: первый такт представляет собой фазу воспламенения/сгорания и расширения при закрытых впускном и выпускном каналах; затем следует фаза выпуска при открытом выпускном канале (каналах) и
ю закрытом впускном канале (каналах); затем следует фаза продувки при открытых выпускном и впускном каналах; затем следует фаза впуска топлива и фаза нагнетания при закрытом выпускном канале (каналах) и открытом впускном канале (каналах); и наконец следует фаза сжатия при закрытых впускном и выпускном каналах.
[068] Двигатель (1), изображенный на фиг. 1А содержит: свечи зажигания (6,6'), размещенные непосредственно в положении верхней мертвой точки впускного поршня (2); компрессор (7) или нагнетатель для создания нагнетательного давления, необходимого для подачи текучих сред, таких как
20 воздух и топливо, в цилиндр (5), для удаления выхлопного газа из цилиндра (5), для продувки цилиндра (5) и для впуска и нагнетания топлива/воздуха под давлением в камере (8) сжатия/сгорания; два коленчатых вала (9, 9'), связанных с шатунами (10, 10') поршней и синхронизированных друг с другом соответствующими механическими средствами (не изображены), причем
25 размещение коленчатого вала обеспечивает выполнение одного воспламенения в цилиндре (5) за один оборот коленчатого вала. Коленчатый вал выполнен с жесткой необходимостью вращения в течение 50% времени такта поршня, представленного этапами воспламенения и расширения, во время которых поршень перемещается в сторону коленчатого вала. Для обеспечения
зо возможности приведения в действие двух поршней в цилиндре с одиночным воспламенением, обеспечения последовательного открытия и закрытия впускных и выпускных каналов и обеспечения перезагрузки цилиндров, коленчатые валы установлены с угловым смещением относительно друг друга в диапазоне примерно между 15° и примерно 25°, например 18°. Предпочтительно коленчатые
валы (9, 9') установлены с угловым смещением относительно друг друга в диапазоне примерно между 17° и примерно 21° таким способом, что обеспечивают возможность перезагрузки цилиндров (5). Более предпочтительно коленчатые валы (9, 9') установлены с угловым смещением относительно друг 5 друга в диапазоне примерно между 18° и примерно 20° для обеспечения возможности перезагрузки цилиндра (5).
[069] В заданной области поршневых тактов, поршни (2,2') представляют собой контроллеры открытия и закрытия впускных каналов (23) и выпускных
ю каналов (25) (не показаны), которые находятся в открытой связи с впускной камерой (12) и выпускной камерой (13). Герметизация каналов (23, 25) достигнута дополнительными компрессионными кольцами (14, 15), установленными на каждом поршне (2, 2') в дополнение к маслоудерживающим кольцам (26), причем по меньшей мере одно из компрессионных колец установлено в головке поршня и
15 по меньшей мере другое из них установлено в юбке поршня. Впускной канал (23) и выпускной канал (25) размещены в цилиндре (5) и равноудалены от соответствующих верхних мертвых точек их поршней (2, 2').
[070] Предпочтительно двигатель (1) содержит откидной 20 противовозвратный клапан (17) для выхлопного газа в форме крышки, установленной в выпускной трубе (18) возле выпускного канала (13).
[071] Как показано на фиг. 1А, двигатель (1) содержит систему предкамерного впрыска топлива, и традиционный инжектор (19) размещен во 25 впускной трубе (20) рядом с впускным каналом (12). Как показано на фиг. 1В, двигатель (1) содержит систему прямого впрыска топлива, и традиционный инжектор (21) размещен в цилиндре (5) вместо свечи зажигания (б1 на фиг. 1А).
[072] Отличительная особенность вариантов выполнения двигателя зо согласно настоящему изобретению состоит в том, что он имеет горизонтальную конструкцию. Таким образом, цилиндры размещены так, что когда двигатель установлен в обычное транспортное средство, такое как автомобиль на земле, цилиндры оказываются размещены горизонтально. Благодаря горизонтальной конструкции центр тяжести транспортного средства, на котором установлен
двигатель, находится сравнительно ближе к земле по сравнению с обычным вертикальным размещением двигателя. Схожим образом, его горизонтальное размещение и моноблочная конструкция приводят к размещению двух сухих маслосборников (31, 31') на сторонах с их соответствующим нижним поддоном 5 или маслосборником (32) в качестве общего маслосборника, снабженного сливными пробками (33) (см. также фиг. 18). Разумеется, в других вариантах реализации настоящего изобретения размещение двигателя в транспортном средстве может быть осуществлено под любым углом относительно поверхности земли или горизонтальной плоскости транспортного средства.
[073] Следует понимать, что в общем настоящий двигатель может содержать отличительные особенности и элементы, известные в уровне техники, которые специально не упомянуты или не описаны здесь подробно. Специалисты в данной области техники хорошо осведомлены о таких отличительных
15 особенностях и элементах и могут включить их в конструкцию настоящего изобретения без неуместного или излишнего экспериментирования. Одной такой отличительной особенностью, фактически упомянутой здесь и изображенной на фиг. 1А и 1В как элемент (28), являются патрубки, каналы и т.п., предназначенные для перемещения охлаждающей жидкости (например, жидкостного охладителя
20 или воздуха) через двигатель.
[074] На фиг. 2A-2I показана последовательность перемещения поршней (2, 2') вдоль цилиндра (5) в течение полного цикла (т.е. при одном воспламенении топлива в цилиндре и одном обороте коленчатого вала). Элементы, 25 представленные на фиг. 2, являются тем же самыми, что и на фиг. 1; таким образом, для ясности лишь некоторые элементы маркированы или обозначены на фиг. 2 с некоторыми особенностями. Например, поток текучей среды через цилиндр обозначен с использованием стрелок, указывающих перемещение текучей среды через впускной канал и через выпускной канал.
[075] На фиг. 2А изображен примерный двигатель в тот момент времени, когда выпускной поршень (21) находится в своей верхней мертвой точке. Можно заметить на чертеже, что коленчатый вал (91) размещен параллельно цилиндру (5) вдоль его длины. Также можно заметить, что поршень, который открывает
впускной канал, или впускной поршень (2) отстает и еще не находится в своей верхней мертвой точке. Таким образом, коленчатый вал (9) размещен не параллельно оси цилиндра (5), проходящей вдоль его длины, а образует угол 18°.
5 [076] Фиг. 2В изображает тот же самый цилиндр (5) в момент времени,
который следует после момента времени, показанного га фиг. 2А. Как показано на чертеже, поршень (21) уже прошел свою верхнюю мертвую точку и перемещается в направлении к коленчатому валу (91). Поршень (2) продолжает перемещаться к своей верхней мертвой точки. Коленчатый вал (91) уже не параллелен оси
ю цилиндра (5) и образует с ней угол примерно 9°, тогда как коленчатый вал (9) теперь ближе к параллельности с осью цилиндра (5) и образует с ней угол 9°.
[077] На фиг. 2С изображен следующий момент времени, в котором поршень (2) достиг своей верхней мертвой точки. На чертеже можно видеть, что в
15 этой точке коленчатый вал (9) находится в параллельном положении относительно оси цилиндра (5), тогда как коленчатый вал (91) не параллелен оси цилиндра (5) и образует с ней угол 18°. Именно в этой точке происходит воспламенение топлива в камере сгорания (8) возникает, вызывая перемещение поршней (2, 2') во встречных направлениях к коленчатым валам (9, 9')
20 соответственно.
[078] Как показано на фиг. 2D, в следующий момент времени поршни (2, 2') продолжают свое перемещение, направленное наружу, причем поршень (2) отстает от поршня (21). Сила от сгорания топлива продолжает приводить в 25 действие поршни (2, 2'), вызывая их перемещение, направленное наружу, и вращение коленчатых валов (9, 9').
[079] В следующий момент времени, как показано на фиг. 2Е, выпускной поршень (21) достигает точки, в которой он начинает открывать выпускные каналы зо (25). На чертеже видно, что поршень (2) еще не переместился вдоль цилиндра (5) на достаточное расстояние для открытия впускных каналов (23). В данный момент времени выхлопной газ от сгорания топлива, как изображено на фиг. 2С, может начать выходить из камеры сгорания (8).
[080] На фиг. 2F показано положение поршней в следующий момент времени, при котором поршень (21) достиг своей нижней мертвой точки, и поршень (2) приближается к своей нижней мертвой точки. Как может быть видно на чертеже, выпускные каналы (25) теперь полностью открыты, и впускные каналы
5 (23) почти полностью открыты. В это время в камеру (8) вводят воздух для продувки или удаления остатков выхлопного газа от предыдущего сгорания топлива в камере (8). Для этой очистки или продувки может быть использовано средство для подачи сжатого воздуха, такое как нагнетатель, соединенный с впускными каналами (23) посредством камеры для нагнетательной вентиляции.
ю Следует отметить, что очистка камеры (8) не должна выполняться в течение всего периода времени, когда открыты оба канала (25, 23). Вместо этого, может быть использован период времени любой подходящей продолжительности.
[081] На фиг. 2G показан следующий этап цикла согласно этому варианту 15 реализации настоящего изобретения. На этом чертеже можно видеть, что поршень (21) начал свое обратное перемещение к центру цилиндра (5), тогда как поршень (2) находится в своей нижней мертвой точке. Поршень (21) начинает закрывать выпускные каналы (25), тогда как поршень (2) обеспечивает возможность впускным каналам (23) оставаться широко открытыми. В течение 20 этого периода времени продолжается продувка камеры (8).
[082] На фиг. 2Н изображен двигатель в следующий момент времени, в котором поршень (21) перемещен достаточно далеко в направлении к центру цилиндра (5) для полного закрытия выпускных каналов (25). Поршень (2) начинает
25 свое обратное перемещение и находится в процессе закрытия впускных каналов (23). В данный момент топливо (например смесь топлива/воздуха) передают в камеру (8) через впускные каналы (23). В альтернативном варианте реализации настоящего изобретения (не показан) воздух передают через впускные каналы (23), тогда как топливо или смесь топлива/воздуха вводят непосредственно в
зо камеру (8) через прямую топливную форсунку. В предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения для передачи воздуха или смеси топлива/воздуха в камеру (8) используют нагнетатель, обеспечивающий нагнетательное или повышенное давление в камере (8). Указанное повышенное
давление обеспечивает лучшее сгорание топлива в последующем такте воспламенения топлива.
[083] На фиг. 21 изображен двигатель в следующий момент времени, в 5 котором поршень (2) перемещен к центру цилиндра (5) на достаточное расстояние, в результате чего впускные каналы (23) закрыты. Воздух и воздушно-топливная смесь в камере (8) теперь сжаты встречным перемещением поршней (2, 2'), обеспечивающим эффективное воспламенение топлива.
ю [084] Следует понимать, что процесс, описанный выше, продолжается тем
же способом непрерывно в течение времени, пока работает двигатель. Кроме того, хотя вышеупомянутое описание сосредоточено на одиночном цилиндре, следует понимать, что в двигателе могут быть использованы несколько цилиндров, каждый из которых действует схожим образом, и каждый из которых
15 поэтапно или поочередно совершает такт воспламенения, и таким образом может быть обеспечена непрерывная выработка двигателем выходной энергии.
[085] Как должно быть очевидным из фиг. 1 и 2, для исключения клапанов из составляющих частей двигателя (1) и для своевременной перезагрузки
20 цилиндра (5), в синхронизацию перемещения коленчатого вала (91) относительно коленчатого вала (9) должна быть внесена задержка в несколько угловых градусов. Установка угла опережения коленчатого вала (9') относительно коленчатого вала (9) на заданное количество угловых градусов обеспечивает систему, в которой опережающее перемещение в каждом цилиндре (5) выпускного
25 поршня (21) приводит к тому, что выпускной поршень (21) достигает положения своей верхней мертвой точки в момент времени, в который впускной поршень (2) все еще совершает перемещение к положению своей верхней мертвой точки благодаря задержке коленчатого вала (9) относительно коленчатого вала (91). Когда выпускной поршень (21) начинает свое перемещение вниз, впускной
зо поршень (2) достигает своей верхней мертвой точки; и в момент времени, когда он достигает своей верхней мертвой точки, происходит максимальное сжатие, при котором осуществляют зажигание топлива, таким образом приводя в движение одновременно оба поршня (2, 2') с их соответствующими перемещениями рабочего хода. Ввиду того факта, что выпускной поршень (21) уже начал свое
перемещение вниз перед воспламенением, он достигает выпускного канала (каналов) (25) до того, как впускной поршень (2) достигнет впускного канала (каналов) (23), и таким образом обеспечивает удаление выхлопных газов из камеры (8).
[086] Самая дальняя точка, до которой перемещается поршень (9'), задана так, что поверхность головки поршня (9') выровнена или по существу выровнена с дальним краем выпускного канала (каналов) (25). При достижении поршнем (9') дальнего конца выпускного канала (25), которое совпадает с окончанием
ю перемещения вниз, начинается закрытие выпускного канала (25) в то же самое время, когда впускной поршень (2) начинает проходить мимо впускного канала (23) и таким образом создавать отверстие для впуска воздуха под давлением и обеспечивать продувку вышеупомянутых остатков сгоревшего газа. После этого выпускной канал (25) закрывается, тогда как впускной канал (23) все еще остается
15 открытым, как и ранее вследствие задержки коленчатого вала (9), которая обеспечивает осуществление перезагрузки топливной смеси в цилиндре (5) до того как впускной поршень (2) своим перемещением вверх закроет соответствующий впускной канал (каналы) (23), вследствие чего между обоими поршнями (2, 2') начинается период полного сжатая, причем вышеупомянутый
20 процесс продолжается до момента, в который выпускной поршень достигает своей верхней мертвой точки.
[087] В техническом решение, устраняющем клапаны в двигателе, использован поршень, который служит контроллером для герметизации впускных
25 и выпускных каналов и блокировании или по существу блокировании перемещения текучих сред между каналами и цилиндром. В сущности, камеру, в которой размещены каналы, формируют кольца. Как изображено на фиг. 3 (для поршня бензинового двигателя) и фиг. 4 (для поршня дизельного двигателя), поршень содержит по меньшей мере два компрессионных кольца (14, 15), причем
зо одно кольцо (14) размещено на головке поршня под традиционным маслосъемным кольцом (26), и другое кольцо (15) размещено на юбке. Они формируют цилиндрическую камеру, которая охватывает впускной канал (каналы) (23) и выпускные каналы (25), когда соответствующие поршни находятся в своих нижних мертвых точках.
[088] Как показано на фиг. 5, следует подчеркнуть, что оба поршня (2, 2') перемещаются на одинаковое расстояние благодаря разделению обоих коленчатых валов (9, 9'), осуществленному подходящим соединительным 5 механическим средством (Н1). В варианте реализации настоящего изобретения, показанном на фиг. 5, для связи этих двух коленчатых валов могут быть использованы три связанные шестерни (11'а, 11Ъ, 11'с). В другом примерном варианте реализации настоящего изобретения, изображенном на фиг. 6, для соединения и стабилизации этих двух коленчатых валов (9, 9') могут быть
ю использованы по меньшей мере два жестких или упругих соединительных рычага (11а, 11Ь). Соединительное средство предпочтительно содержит последовательность связанных шестерен, и указанная последовательность связанных шестерен содержит шестерни (1Га, 11'Ь), размещенные в конце каждого коленчатого вала, и шестерню (11'с), которая размещена между другими
15 двумя шестернями (11'а, 11'Ь) и связывает их. Однако в случае использования двух соединительных рычагов (11а, 11Ь) эти два рычага размещены со сдвигом по фазе примерно 90° для поддержки постоянного направления вращения и эффективных преобразования и передачи энергии от одного коленчатого вала (9) к другому (91).
[089] Как описано выше, соединительное средство может содержать по меньшей мере один соединительный рычаг или тягу (11а, 11Ь). Указанные соединительные рычаги или тяги могут содержать шарнир или схожую с шарниром конструкцию (11"), обеспечивающую возможность изгиба тяги в случае
25 необходимости. Изгиб тяги эффективно обеспечивает возможность изменения длины тяги. Изменение длины тяги обеспечивает возможность раздельного или совместного (хотя лишь в небольших пределах) перемещения коленчатых валов (9, 9') при нагреве двигателя и тепловом расширении металлических деталей. Без такого шарнира соединительные точки между соединительными рычагами и
зо коленчатыми валами потребовали бы наличия температурных зазоров, компенсирующих тепловое расширение и сокращение. Такие зазоры, в свою очередь, приводят к повышенному износу деталей и увеличению вероятности неисправности.
[090] Двигатель согласно настоящему изобретению содержит впускные и выпускные каналы, которые соединены традиционным способом с впускными и выпускными патрубками, которые в свою очередь соединены традиционным способом с впускным и выпускным трубопроводами. В сущности, трубопроводы
5 представляют собой относительно большие каналы, которые разделены на несколько каналов меньшего размера, упомянутых здесь как впускные и выпускные камеры. Указанные камеры содержат по меньшей мере одну стенку (обычно круглую), которая завершается соединением со стенкой цилиндра. Соединение стенки камеры и стенки цилиндра таким образом образует канал. Как
ю упомянуто выше, двигатель согласно настоящему изобретению представляет собой предпочтительно двигатель моноблочного типа, изготовленный литьем в форму. Таким образом, различия между каналами и камерами состоят в их функции и относительном положении в системах впуска и выпуска, и таким образом также связаны с относительным размером, а не конкретными
15 различными деталями, которые должны быть соединены с другими деталями физическими средствами.
[091] На фиг. 8 изображен вариант выполнения впускных камеры и трубы двигателя согласно настоящему изобретению. В этом варианте реализации
20 настоящего изобретения впускные каналы (23) содержат окончания впускных камер (12, 12') и впускные трубы (20, 20'), которые имеют по существу круглую или по существу спиральную форму. Следует отметить, что выступы или соединения (22, 22'), проходящие от впускных камер (12, 12') к окончаниям, задающим впускные каналы (23), могут быть размещены под любым углом относительно
25 впускных камер (12,12'). Иными словами, они могут быть размещены под любым углом или под любыми различными углами, нормально и/или параллельно по отношению к длинным осям впускных камер (12, 12'), для обеспечения впуска текучих сред в цилиндр под любым подходящим углом. Например, угол может быть выбран для максимального завихрения поступающего топлива для
зо оптимизации распределения и улучшения сгорания топлива. Впускная система предпочтительно имеет по существу или в точности круглую форму для обеспечения использование нескольких впускных каналов (23) и размещения указанных каналов на одном расстоянии от верхней мертвой точки впускного поршня (2).
[092] Схожим образом с впускной системой, изображенной на фиг. 8, на фиг. 9 изображена примерная выпускная систему для двигателя согласно настоящему изобретению. В этом варианте реализации настоящего изобретения
5 выпускные каналы (25) определены выступами или соединениями (84), выходящими от выпускных камер (13, 13'), и выпускные трубы (18) имеют по существу круглую или по существу спиральную форму. Следует отметить, что выступы или соединения (84) могут быть размещены под любым углом относительно выпускных камер (13, 13'). Таким образом, они могут быть
ю размещены под любым углом или под любыми несколькими углами, нормально и/или параллельно по отношению к длинной оси выпускных камер (13, 13'), для обеспечения различных преимуществ, таких например как лучшее удаление выхлопного газа из цилиндра, улучшенный отвод тепла от цилиндра и т.п. Предпочтительно выпускная система имеет по существу или в точности круглую
15 форму для обеспечения использования нескольких выпускных каналов (25) и размещения указанных каналов на одинаковом расстоянии от верхней мертвой точки выпускного поршня (2').
[093] Двигатель (1) выполнен так, что количество воспламенений топлива за 20 каждый оборот коленчатого вала (9, 9') равно количеству имеющихся в нем цилиндров (5). Таким образом, в различных вариантах выполнения двигатель согласно настоящему изобретению представляет собой двигатель (1) моноблочного типа (4), имеющий несколько цилиндров (5) с горизонтальными поршневыми парами (2, 2'), которые размещены оппозитным способом в 25 монокамере или одиночном цилиндре (8). Двигатель может выполнить все обычные такты традиционного термодинамического цикла, т.е.: подача топлива (впуск), сжатие, воспламенение и выпуск, причем указанные такты могут быть совершены в каждом обороте коленчатого вала. Для выполнения полного цикла за один оборот, распределение времени для тактов осуществлено таким зо способом, чтобы приспособить его к новому термодинамическому циклу из пяти фаз, тактов или точно заданных периодов времени, которые могут быть идентифицированы через одиночное перемещение каждого из поршней от положения их нижней мертвой точки до положения их верхней мертвой точки, причем во время указанного полного цикла выполнено следующее: (i)
сжатие/сгорание топлива после удаления оставшихся газов от предыдущего воспламенения и заполнения камеры при открытых обоих каналах впуска и выпуска, (см. фиг. 10А); (ii) впуск с перезагрузкой топлива, при которой открыт лишь впускной канал (см. фиг. 10 В); (iii) полное сжатие при закрытых обоих 5 каналах (см. фиг. ЮС); и при перемещении поршней от каждой верхней мертвой точки до каждой нижней мертвой точки выполнено следующее: (iv) воспламенение с расширением (см. фиг. 10D) и (v) выпуск при открытом лишь выпускном канале (см. фиг. 10Е).
ю [094] На фиг. 11 изображен вариант выполнения коленчатого вала
двигателя согласно настоящему изобретению. Предпочтительно коленчатые валы выполнены в соответствии с количеством цилиндров в двигателе. Таким образом, предпочтительно соединения коленчатого вала с поршнями осуществлены так, что порядок следования воспламенений в цилиндрах соответствует углу
15 соединения коленчатого вала. Иными словами, цилиндры и соединения коленчатого вала с поршнями предпочтительно выполнены согласно принципу равномерного распределения периодов времени между воспламенениями согласно формуле:
3607(количество цилиндров) = градусы, эквивалентные интервалам между 20 воспламенением. Такая конструкция возможна, поскольку двигатель совершает одно воспламенение в одном цилиндре за один оборот коленчатого вала, и таким образом интервалы между воспламенениями могут быть рассчитаны на основе 360°.
25 [095] Как изображено на фиг. 9, в двигателе с четырьмя цилиндрами этот
принцип достигнут путем предпочтительного размещения шейки (27) коленчатого вала под углом 90°, и таким образом обеспечено воспламенение через каждые 90°. В частности, для четырехцилиндровых двигателей, как известно, каждый оборот на 360°, разделенных на количество цилиндров (4 в данном случае), дает
зо в результате угол 90°, который задает угловой интервал между воспламенениями. Эта концепция дополнительно проиллюстрирована на фиг. 12. Применив этот принцип к варианту выполнения двигателя согласно настоящему изобретению, имеющему 6 цилиндров, может быть определен угол: 360°/6 = 60°. Тогда, после воспламенения в цилиндре номер один и например при традиционной
последовательности воспламенений 1-5-3-6-2-4, впускной поршень цилиндра номер пять достигнет своей верхней мертвой точки через 60°, и воспламенение в этом цилиндре также произойдет в этот момент времени, и так далее с угловыми интервалами в 60°. Эта последовательность изображена в схеме на фиг. 13.
5 Дополнительно, в варианте выполнения двигателя, имеющего 8 цилиндров, угловой интервал работы цилиндров равен: 36078 = 45°. После воспламенения в цилиндре номер один и при последовательности воспламенений 1-5-4-2-6-3-7-8, впускной поршень цилиндра номер пять достигнет своей верхней мертвой точки через угловой интервал в 45°, и также в этом момент произойдет воспламенение
ю в этом цилиндре, и так далее последовательно с угловыми интервалами в 45°. С другой стороны, если задана последовательность работы цилиндров 1-3-7-2-6-54-8, после воспламенения в цилиндре № 1, впускной поршень в цилиндре № 3 достигнет своей верхней мертвой точки через 45°, и в этот момент произойдет воспламенение в этом цилиндре, и так далее с интервалом в 45°. Этот порядок
15 работы цилиндров изображен на фиг. 14.
[096] В частности, на фиг. 15 и фиг. 16 показан механизм для изменения степени сжатия по меньшей мере одного цилиндра двигателя. Более конкретно, на фиг. 15 изображено сечение двигателя согласно варианту реализации
20 настоящего изобретения. Как показано на чертеже, одна свеча зажигания (например, 6' на фиг. 1(A)) заменена вспомогательной камерой (16). Как изображено на фиг. 16, вспомогательная камера (16) может иметь резьбу или другие традиционные средства для ее вставки в отверстие в двигателе. Вспомогательная камера (16), как изображено в частности на фиг. 16С, также
25 может содержать открытый проход (160), ведущий от ближнего конца (который соединен с двигателем) камеры (16) к утопленной камере (161), размещенной в камере (16). Объем указанной утопленной камеры (161) может быть изменен перемещением вверх и вниз платформы (162). Платформа (162) может быть перемещена и установлена в любом положении в утопленной камере (161)
зо приводом от тяги (163). Тяга (163) может вызвать перемещение платформы (162) вперед и назад в утопленной камере (161) посредством известных средств, например, посредством резьбы на поверхности тяги (163) и совмещенной с ней резьбы на внутренней поверхности вспомогательной камеры (16). Перемещение и
регулировка платформы (162) могут быть осуществлены электронными или ручными средствами в соответствии с известными принципами.
[097] Практически вспомогательная камера (16) действует в качестве 5 камеры, которая увеличивает объем камеры (8) сгорания. Объем утопленной камеры (161) может быть отрегулирован для точной настройки полного объема камеры (8) сгорания и таким образом изменения степени сжатия цилиндра без необходимости изменения диаметра цилиндра, длины соединительных тяг поршня или любого другого элемента двигателя.
[098] Как упомянуто выше, двигатель согласно настоящему изобретению выполнен для обеспечения горения различных типов топлива и обеспечения использования топлива различных типов в одном конкретном двигателе. В основном это обеспечено путем изменения степени сжатия изменением размера
15 (или объема) камеры сгорания с использованием вспомогательной камеры. Степень сжатия может быть изменена фиксировано или автоматически с использованием вспомогательной камеры (16), размещенной в центре основной камеры (8) сжатия/сгорания, и таким образом двигатель может работать на топливе различных типов в соотношениях, лежащих в пределах между примерно
20 6:1 для топлива с низким октановым числом, т.е. этанол, бензоспирт и т.д., и примерно 11:1 для топлива с нормальным или высоким октановым числом, а также на газойле и/или растительных маслах со степенью сжатия от примерно 17:1 до примерно 25:1 с прямым впрыском. Разумеется, при изменении типа топлива также предпочтительна или необходима замена поршней (например,
25 замена поршней, выполненных для бензиновых двигателей, поршнями, выполненными для дизельных двигателей). Схожим образом, также может быть предпочтительна или необходима замена других элементов двигателя при переходе на питание топливом другого типа, например замена свечей зажигания запальными свечами, замена механизмов подачи топлива (например, замена
зо предкамерных топливных форсунок для бензинового двигателя прямыми топливными форсунками для дизельного двигателя).
[099] В случае варианта выполнения двигателя с соляром в качестве топлива поршни (2, 2') предпочтительно должны иметь выемку (30) на своих
головках (например, см. фиг. 4) для оптимизации распыления инжектором (21) дизельного топлива (например см. фиг. 1В). Двигатель дизельной версии действует по принципу прямого впрыска, поскольку не имеет предкамеры. Фактически, система впрыска топлива осуществляет впрыск топлива 5 непосредственно на головки поршней. Согласно предпочтительному варианту выполнения двигателя, в котором используют дизельное топливо, на этапе максимального сжатия инжекция дизельного топлива в комбинации с кислородом, содержащимся в воздухе, вызывает воспламенение благодаря сжатию между обоими поршнями.
[100] Первые впрыски при холодном двигателе осуществляют с тепловой поддержкой посредством электронагревателя или запальной свечи, работой которых управляет таймер. Частотой впрыска и скоростью оборотов двигателя управляют посредством частоты срабатываний инжектора, который принимает 15 дизельное топливо под давлением, созданным топливным насосом, в системе прямого впрыска или в традиционной системе "общей рампы", когда он может принимать малые порции предварительного впрыска при выполненном такте сжатия.
20 [101] Как только происходит воспламенение, поршни (2, 2') перемещаются
тем же способом, как описано выше для бензинового двигателя, и таким образом обеспечена система, в котором каждый раз поршни достигают своих точек максимального сжатия, топливо воспламеняется, и происходит сгорание, и таким образом задача получения эффективного двигателя, который выполняет работу
25 во время 50% хода поршня, выполнена.
[102] На фиг. 17 и 18 показаны различные виды примерного двигателя согласно настоящему изобретению. На этих чертежах изображено примерное размещение различных элементов, составляющих компактный, горизонтальный, зо моноблочный двигатель (4). На фиг. 17 можно видеть размещение впускных каналов (23, 23'), выпускных каналов (25, 25') и соответствующих им впускных труб (20, 20') и выпускных трубопроводов (18). Следует отметить, что впускные каналы (23, 23') объединены в общее соединение текучей среды трубой U-образной формы (не изображена), которая на одном конце герметизирована, а
другим концом соединена с нагнетателем способом, согласно которому сжатый воздух (или воздушно-топливную смесь) подают в каждый впускной канал (23, 23') по существу при том же или в точности при том же давлении и объеме. Схожим образом, следует понимать, что выпускные каналы (25, 25') объединены в общее 5 соединение текучей среды трубопроводом или коллектором, подходящим для физического соединения с выпускной системой транспортного средства.
[103] На фиг. 18 изображен внешний вид примерного моноблочного двигателя (4), показывающий относительное размещение впускных труб (20), ю выпускных трубопроводов (18), боковых сухих маслосборников (31, 31') и нижнего поддона (маслосборника) (32) в качестве общего маслосборника, имеющего по меньшей мере одну сливную пробку (33).
[104] Следует отметить, при описанных условиях работы происходит 15 меньшее количество холостых ходов поршней, благодаря чему меньше износ по сравнению с имеющимися в продаже двигателями и следовательно более длительный срок эксплуатации двигателя. Кроме того, фактически работа/нагрузка подвижных деталей, которые обычно испытывают больший износ, распределены между двумя поршнями, двумя шатунами и двумя коленчатыми 20 валами на каждый цилиндр. Таким образом, обеспечено значительное увеличение срока эксплуатации двигателя при условии сохранения оптимальных режимов работы двигателя согласно настоящему изобретению в течение длительного времени.
25 [105] Кроме того, ввиду того факта, что двигателя согласно настоящему
изобретению не имеет крышки цилиндров, устранены проблемы, такие как деформация поверхности, поддерживающей крышку на блоке, что обычно вызывает общий нагрев и последующий перегрев всего двигателя и потерю эффективности его работы или его разрушение. Схожим образом, отсутствует
зо необходимость в зубчатом ремне привода газораспределительного механизма, вследствие чего также уменьшены количество движущихся деталей и потребность в ремонте.
[106] Также отсутствует необходимость в винтах или стойках для сжатия и удержания крышки на блоке двигателя благодаря моноблочной конструкции. Традиционный распредвал, который вызывает потери мощности, и ремни газораспределительного механизма с их короткими периодами замены из-за их 5 быстрого износа также здесь не нужны, поскольку в двигателе отсутствуют традиционные впускные и выпускные клапаны и относящиеся к ним механические детали.
[107] Также следует отметить, что в двигателе согласно настоящему ю изобретению, благодаря отсутствию цилиндрической крышки с масляной ванной для смазки распредвала, толкателей и/или кулачков, устранена проблема традиционных двигателей, в которых после некоторого времени эксплуатации начинает проявляться повышенный расход масла из-за неэффективного уплотнение вследствие старения уплотнений клапанов. Кроме того, двигатель 15 согласно настоящему изобретению прост в обслуживании и ремонте. Например, детали, испытывающие быстрый износ, такие как кольца и металлические соединительные тяги, могут быть заменены после удаления маслосборников (31, 31') с обеих сторон и одного из коленчатых валов (9, 9').
20 [108] В различных вариантах выполнения двигатель согласно настоящему
изобретению обеспечивает различные преимущества перед доступными в настоящее время коммерческими двигателями. Например, в "обычном" коммерческом двигателе, который используют для транспортных средств, при воспламенении топлива, возникающего в каждой верхней мертвой точке поршня,
25 происходит вибрация двигателя. Каждое воспламенение топлива сопровождается двумя оборотами коленчатого вала, в результате чего возникает дополнительная вибрация. Напротив, в двигателе согласно настоящему изобретению каждое воспламенение в цилиндре одновременно приводит в действие два поршня каждого из двух коленчатых валов, совершающих по одному обороту. Таким
зо образом уменьшено количество воспламенений, необходимых для выработки механической энергии, и таким образом двигатель согласно настоящему изобретению вибрирует намного меньше по сравнению с "традиционным". Кроме того, в настоящем двигателе каждый коленчатый вал вращается примерно в два раза медленнее на единицу выработанной механической энергии по сравнению с
"традиционным" двигателем, вследствие чего дополнительно уменьшена вибрация, вызванная например недостаточно точной симметрией коленчатых валов. Кроме того, в традиционном двигателе с четырьмя цилиндрами, использующем четыре такта, воспламенение происходит каждые 180° оборота
5 коленчатого вала, тогда как в двигателе согласно настоящему изобретению воспламенение происходит каждые 90° оборота коленчатого вала. Такое сокращение углового интервала коленчатого вала между воспламенениями уменьшает напряжение, переданное цилиндру, и обеспечивает возможность более гладкой работы двигателя с одновременным повышением вращающего
ю момента. Иными словами, двигатель согласно настоящему изобретению имеет тот же самый вращающий момент при меньшем количестве оборотов коленчатого вала, что приводит к более длительному сроку службы двигателя, более длительному сроку службы движущихся деталей, таких как поршни, коленчатые валы и несущие подшипники, а также более длительному сроку службы некоторых
15 неподвижных деталей, таких как болты, кольца и металлические стержни.
[109] Двигатель согласно настоящему изобретению может быть использован в любом применении, в котором обычно используется двигатель внутреннего сгорания. Таким образом он может быть использован в
20 автотранспортных средствах (например легковых и грузовых автомобилях, автобусах), водных транспортных средствах (например катерах, судах, подводных лодках) и воздушных транспортных средствах (например самолетах, вертолетах). Схожим образом, двигатель согласно настоящему изобретению пригоден, и следовательно может быть выполнен, для использования с топливом любого
25 типа, включая помимо прочего бензин, бензин с добавками (например, этанол), этанол, метанол, метан (природный газ), пропан, биотопливо (например, биодизельное топливо) и дизельное топливо.
[110] Двигатель согласно настоящему изобретению обеспечивает зо улучшенную эффективность работы по сравнению с традиционным двигателем внутреннего сгорания. Фактически, при одинаковых размерах поршня, форме и длине, двигатель согласно настоящему изобретению обеспечивает более высокую мощность, поскольку он имеет более длительный рабочий ход на один оборот коленчатого вала. С другой стороны, в результате уменьшения количества
деталей, включая как подвижные детали с повышенным износом, так и неподвижные детали, достигнуто эффективное уменьшение потребления топлива, поскольку рабочий ход поршней в предложенном двигателе составляет 50% или около того перемещения поршня, в отличие от 25% или около того в
5 традиционных четырехтактных двигателях. Двигатель согласно настоящему изобретению также имеет лучшее соотношение веса/мощности и более прост в ремонте и обслуживании, что приводит к снижению эксплуатационных расходов. Например, во время работы двигателя согласно настоящему изобретению потери преобразования тепловой энергии в механическую уменьшены по сравнению с
ю традиционным двигателем. В частности, потери энергии в традиционном двигателе обычно происходят в крышке цилиндров и в соединении крышки, а также имеют место потери, вызванные трением распредвала, толкателей и кулачков. Дополнительно энергия теряется также в непроизводительном перемещении поршней, поскольку во время такта всасывания, такта сжатия и
15 такта выпуска поршни потребляют энергию. В результате КПД традиционного двигателя достигает примерно 25%, тогда как КПД двигателя согласно настоящему изобретению достигает примерно 50%.
[111] Например, как показано на фиг. 19, вариант выполнения двигателя 20 согласно настоящему изобретению может продемонстрировать широкую кривую мощности с достижением быстрого увеличения мощности при обычных частотах вращения двигателя во время регулярной эксплуатации (например 2000-3500 об/мин), и продолжительную поддержку максимальной мощности от примерно 4000 об/мин до примерно 9000 об/мин. Г рафик, показанный на чертеже, относится 25 к четырехцилиндровому двигателю с общим объемом цилиндров 1950 см3. График показывает, что этот двигатель, который отдает максимальную мощность, т.е. на "красной линии", примерно при 6000 об/мин, также обеспечивает существенная выходная мощность при низкой частоте вращения двигателя и постоянном увеличении мощности от низкой частоты вращения двигателя до 6000 зо об/мин. В обычном рабочем диапазоне 3000-6000 об/мин двигатель согласно настоящему изобретению обеспечивает 165-250 л.с. (123-186,5 кВт), что соответствует удельной мощности 125 л.с. (93,25 кВт) на литр рабочего объема, разумеется, как и в любом двигателе, после прохождения максимальной точки выходной мощности (в этом случае 6000-7000 об/мин), мощность падает.
[112] Уникальная конструкция двигателя согласно настоящему изобретению также обеспечивает превосходный вращающий момент. Как показано на фиг. 20, двигатель согласно настоящему изобретению может
5 обеспечивать высокий вращающий момент при очень низких частотах вращения двигателя, и обеспечивать максимальный вращающий момент при обычных частотах вращения двигателя при длительной эксплуатации. Как и кривая мощности, показанная на фиг. 19, кривая вращающего момента показывает широкое пространство максимального вращающего момента, которое по существу
ю представляет обычные эксплуатационные условия для среднего водителя. Согласно кривой вращающего момента, замечено упругое поведение двигателя: ниже примерно 2500 об/мин наблюдается быстрое увеличение вращающего момента с увеличением частоты вращения двигателя, тогда как между 3000 и 6000 об/мин кривая снижается. Практически, это означает, что вращающий
15 момент обеспечивается быстро и эффективно при нормальных оборотах двигателя, тогда как вращающий момент уменьшается при более высоких частотах вращения двигателя, т.е. там, где большой вращающий момент обычно не требуется. Кроме того, упругость кривой показывает, что когда возникает потребность в большом вращающем моменте, двигатель обеспечивает его без
20 необходимости переключения передачи (т.е. перехода на пониженную передачу для увеличения частоты вращения двигателя). Таким образом, например, когда транспортное средство поднимается по наклонной поверхности, частота вращения двигателя естественно снижается из-за увеличенной нагрузки (в предположении, что дополнительное топливо в двигатель не подается), при этом
25 двигатель согласно настоящему изобретению увеличивает свой вращающий момент и таким образом передает более высокую мощность на колеса без необходимости переключения на пониженную передачу для поддержки прежней скорости.
зо [113] Как описано выше, настоящее изобретение позволяет создать, в
вариантах реализации настоящего изобретения, двигатель внутреннего сгорания, содержащий: (1) по меньшей мере один цилиндр, имеющий ближний конец и дальний конец, причем каждый цилиндр содержит первый поршень и второй поршень, размещенные с возможностью перемещения во встречных
направлениях в цилиндре и на противоположных сторонах от центра цилиндра, при этом каждый цилиндр содержит стенку, задающую внутренний объем, причем каждый цилиндр содержит по меньшей мере один впускной канал, размещенный в ближней половине цилиндра, и по меньшей мере один выпускной канал,
5 размещенный в дальней половине цилиндра, при этом каждый канал выполнен в форме отверстия в стенке цилиндра, причем поверхность головок первого и второго поршней образует в комбинации со стенкой цилиндра камеру сгорания для воспламенения и горения топлива; (2) по меньшей мере два коленчатых вала, причем первый коленчатый вал соединен с первым поршнем в ближнем конце
ю цилиндра, и второй коленчатый вал соединен со вторым поршнем в дальнем конце цилиндра; (3) по меньшей мере одно устройство для воспламенения топлива в камере сгорания, размещенное на и в стенке цилиндра в верхней мертвой точке перемещения первого поршня в цилиндре или рядом с ней; причем каждый из коленчатых валов совершает один оборот вокруг своей оси для одного
15 воспламенения топлива. Перемещение в двигателе первого поршня назад и вперед вдоль цилиндра вызывает открытие и закрытие впускного канала (каналов), и перемещение второго поршня назад и вперед вдоль цилиндра вызывает открытие и закрытие выпускного канала (каналов). Для обеспечения соответствующего открытия и закрытия каналов, первый поршень и второй
20 поршень размещены в цилиндре так, что первый поршень отстает при своем перемещении назад и вперед вдоль цилиндра от второго поршня. Задержка может быть задана углом отклонения от линии, параллельной длинной оси цилиндра, причем указанная задержка лежит в диапазоне от 15° до 25°, например 18°. Во время работы, для каждого воспламенения топлива каждый из поршней
25 совершает один полный цикл перемещения назад и вперед вдоль цилиндра, причем одиночные полные циклы этих двух поршней составляют одиночный полный цикл, включающий воспламенение топлива, расширение, выпуск и впуск новой порции топлива. Каждое воспламенение топлива последовательно вызывает: открытие выпускного канала (каналов) вторым поршнем; открытие
зо впускного канала (каналов) первым поршнем; закрытие выпускного канала (каналов) вторым поршнем; и закрытие впускного канала (каналов) первым поршнем. Открытие выпускного канала (каналов) вторым поршнем обеспечивает возможность выхода выхлопного газа из камеры сгорания; открытие впускного канала (каналов) первым поршнем обеспечивает возможность впуска воздуха или
других текучих сред в камеру сгорания; закрытие выпускного канала (каналов) вторым поршнем обеспечивает перезарядку камеры сгорания длительным впуском текучей среды из впускного канала (каналов); и закрытие впускного канала (каналов) первым поршнем герметизирует камеру сгорания и 5 обеспечивает сжатие текучей среды в камере сгорания. Закрытие выпускного канала (каналов) в то время как впускной канал (каналы) остаются открытыми обеспечивает перезарядку камеры сгорания воздухом или воздушно-топливной смесью. Двигатель может быть описан как двигатель с пятью тактами, который совершает следующие пять тактов в течение одного цикла перемещения первого
ю и второго поршней назад и вперед вдоль цилиндра и одного оборота первого и второго коленчатых валов вокруг своих соответствующих центров: воспламенение и сгорание топлива в камере сгорания при закрытых всех выпускных и впускных каналах; выпуск выхлопного газа из камеры сгорания по меньшей мере в один выпускной канал, который открыт перемещением второго поршня вдоль цилиндра
15 и дальше от точки воспламенения; очистка продувка сжатым воздухом выхлопного газа из камеры сгорания по меньшей мере в один выпускной канал с использованием воздуха, поданного по меньшей мере через один впускной канал, который открыт перемещением первого поршня вдоль цилиндра и дальше от точки воспламенения; создание избыточного давления воздуха и топлива в
20 камере сгорания подачей под давлением воздуха и топлива в камеру сгорания через открытый впускной канал (каналы) после закрытия выпускного канала (каналов) перемещением второго поршня вдоль цилиндра к точке воспламенения; и сжатие воздуха и воздушно-топливной смеси в камере сгорания после закрытия впускного канала (каналов) перемещением первого поршня вдоль цилиндра к
25 точке воспламенения. Двигатель может содержать нагнетатель для обеспечения нагнетательного давления воздуха и/или повышенного давления воздуха и топлива. В двигателе указанные два коленчатых вала могут быть физически соединены друг с другом посредством последовательности шестерен или по меньшей мере одного соединительного рычага, например двух соединительных
зо рычагов, каждый из которых является упругим и обеспечивает расширение и сокращение при изменении температуры двигателя. В двигателе согласно настоящему изобретению каждый из поршней содержит два набора колец, причем каждый из наборов колец содержит по меньшей мере одно компрессионное кольцо, при этом два набора колец размещены на поршнях так, что при
размещении поршня в своей верхней мертвой точке два набора колец в соединении со стенкой цилиндра образуют камеру, которая охватывает впускной или выпускной канал (каналы), и таким образом герметизируют и отделяют канал (каналы) от камеры сгорания. В некоторых вариантах реализации настоящего
5 изобретения двигатель содержит по меньшей мере одну вспомогательную камеру сгорания, сообщающуюся с камерой сгорания, объем которой может быть отрегулирован. Схожим образом, двигатель может содержать комбинацию по меньшей мере одной впускной камеры и труб для каждого цилиндра, причем указанная каждая комбинация сообщается по меньшей мере с одним впускным
ю каналом и выполнена с возможностью создания турбулентности в текучих средах, поданных в цилиндр через впускной канал (каналы). Дополнительно, двигатель может содержать комбинацию по меньшей мере одной выпускной камеры и выпускных трубопроводов для каждого цилиндра, причем каждая указанная комбинация сообщается по меньшей мере с одним выпускным каналом и
15 выполнена с возможностью создания турбулентности в текучих средах в цилиндре или удаленных из цилиндра через выпускной канал (каналы). Количество воспламенений в двигателе, совершенных за один оборот коленчатого вала, равно количеству цилиндров в двигателе. Разумеется, двигатель согласно настоящему изобретению может быть использован для любой
20 цели, как и традиционный двигатель внутреннего сгорания, например, в транспортном средстве, таком как автомобиль, судно или самолет.
[114] Для специалистов очевидно, что различные модификации и изменения могут быть внесены в использование настоящего изобретения (и в
25 конструкцию этого устройства) без отступления от объема или идеи изобретения. Другие варианты реализации настоящего изобретения будут очевидны для специалистов после анализа спецификации и использования настоящего изобретения. Предполагается, что спецификация и варианты выполнения должны рассматриваться исключительно как примеры настоящего изобретения, истинный
зо объем и сущность которого определены в соответствии с пунктами приложенной формулы.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:
по меньшей мере один цилиндр, имеющий ближний конец и дальний конец, 5 причем каждый цилиндр содержит первый поршень и второй поршень, выполненные с возможностью перемещения в противоположных направлениях в цилиндре и размещенные в противоположных сторонах от центра цилиндра, при этом каждый цилиндр имеет стенку, задающую внутренний объем,
причем каждый цилиндр имеет по меньшей мере один впускной канал, ю размещенный в ближней половине цилиндра, и по меньшей мере один выпускной канал, размещенный в дальней половине цилиндра, при этом каждый канал выполнен в форме отверстия в стенке цилиндра,
при этом поверхность головок первого и второго поршней образует в комбинации со стенкой цилиндра камеру сгорания для воспламенения и сгорания 15 топлива;
по меньшей мере два коленчатых вала, причем первый коленчатый вал соединен с первым поршнем в ближнем конце цилиндра, а второй коленчатый вал соединен со вторым поршнем в дальнем конце цилиндра;
по меньшей мере одно устройство для воспламенения топлива в камере 20 сгорания, размещенное на и в стенке цилиндра в верхней мертвой точке перемещения первого поршня в цилиндре или рядом с ней;
причем каждый из коленчатых валов совершает один оборот вокруг своей оси при одном событии воспламенения топлива.
25 2. Двигатель по п. 1, в котором перемещение первого поршня назад и
вперед вдоль цилиндра вызывает открытие и закрытие впускного канала (каналов), а перемещение второго поршня назад и вперед вдоль цилиндра вызывает открытие и закрытие выпускного канала (каналов).
зо 3. Двигатель по п. 1, в котором первый поршень и второй поршень
размещены в цилиндре, так что перемещение первого поршня назад и вперед вдоль цилиндра задержано по сравнению со вторым поршнем.
4. Двигатель по п. 3, в котором задержка задана углом отклонения от линии, параллельной длинной оси цилиндра, и лежит в пределах от 15° до 25°.
5. Двигатель по п. 4, в котором задержка равна 18°.
6. Двигатель по п. 1, в котором для каждого события воспламенения топлива каждый из поршней совершает один полный цикл перемещения назад и вперед вдоль цилиндра, причем одиночные полные циклы указанных двух поршней составляют один полный цикл, включающий воспламенение топлива,
ю расширение, выпуск и впуск нового топлива.
7. Двигатель по п. 1, в котором каждое событие воспламенения топлива последовательно вызывает:
открытие выпускного канала (каналов) вторым поршнем; 15 открытие впускного канала (каналов) первым поршнем;
закрытие выпускного канала (каналов) вторым поршнем и закрытие впускного канала (каналов) первым поршнем.
8. Двигатель по п. 7, в котором:
20 открытие выпускного канала (каналов) вторым поршнем обеспечивает
возможность выхода выхлопного газа из камеры сгорания;
открытие впускного канала (каналов) первым поршнем обеспечивает возможность впуска воздуха или других текучих сред в камеру сгорания;
закрытие выпускного канала (каналов) вторым поршнем обеспечивает 25 перезарядку камеры сгорания продолжающимся впуском текучей среды из впускного канала (каналов); а
закрытие впускного канала (каналов) первым поршнем герметизирует камеру сгорания и обеспечивает сжатие текучей среды в камере сгорания.
зо 9. Двигатель по п. 8, в котором закрытие выпускного канала (каналов) при
открытом впускном канале (каналах) обеспечивает перезарядку камеры сгорания воздухом или воздушно-топливной смесью.
10. Двигатель по п. 1, который представляет собой двигатель с пятью тактами и выполнен с возможностью последовательного совершения пяти тактов за один цикл перемещения первого и второго поршней назад и вперед через цилиндр и один оборот первого и второго коленчатых валов вокруг своих
5 соответствующих центров:
воспламенения и сжигания топлива в камере сгорания при всех закрытых выпускных и впускных каналах;
выпуска выхлопного газа из камеры сгорания по меньшей мере в один выпускной канал, который открыт перемещением второго поршня вдоль цилиндра Ю в направлении от точки воспламенения;
продувки сжатым воздухом выхлопного газа из камеры сгорания по меньшей мере в один выпускной канал с использованием воздуха, поданного по меньшей мере через один впускной канал, который открыт перемещением первого поршня вдоль цилиндра в направлении от точки воспламенения; 15 создания повышенного давления воздуха и топлива в камере сгорания
подачей под давлением воздуха и топлива в камеру сгорания через открытый впускной канал (каналы) после закрытия выпускного канала (каналов) перемещением второго поршня вдоль цилиндра в направлении к точке воспламенения; и
20 сжатия воздуха и воздушно-топливной смеси в камере сгорания после
закрытия впускного канала (каналов) перемещением первого поршня вдоль цилиндра в направлении к точке воспламенения.
11. Двигатель по п. 10, содержащий нагнетатель для обеспечения 25 нагнетательное давления воздуха и/или повышенного давления воздуха и
топлива.
12. Двигатель по п. 1, имеющий горизонтальную и моноблочную конструкцию.
13. Двигатель по п. 1, который не содержит впускные или выпускные клапаны, крышку цилиндров и ее соединение или распредвал.
14. Двигатель по п. 1, в котором указанные два коленчатых вала физически соединены друг с другом посредством последовательности шестерен или по меньшей мере одним соединительным рычагом.
5 15. Двигатель по п. 14, содержащий два соединительных рычага, каждый из
которых является упругим и обеспечивает расширение и сокращение при изменении температуры двигателя.
16. Двигатель по п. 1, в котором каждый из поршней содержит два набора ю колец, причем каждый из наборов колец содержит по меньшей мере одно
компрессионное кольцо, при этом указанные два набора колец размещены на поршнях, так что при нахождении поршня в своей верхней мертвой точке два набора колец в соединении со стенкой цилиндра образуют камеру, охватывающую впускной или выпускной канал (каналы), и таким образом 15 герметизируют и отделяют канал (каналы) от камеры сгорания.
17. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий: по меньшей мере одну вспомогательную камеру сгорания, сообщающуюся с камерой сгорания, объем которой может быть отрегулирован.
18. Двигатель по п. 1, содержащий: по меньшей мере одну комбинацию впускных камеры и трубы для каждого цилиндра, причем каждая указанная комбинация сообщается по меньшей мере с одним впускным каналом и выполнена с возможностью создания турбулентности в текучих средах, поданным
25 в цилиндр через впускной канал (каналы).
19. Двигатель по п. 1, содержащий: по меньшей мере одну комбинацию выпускных камеры и трубы для каждого цилиндра, причем каждая указанная комбинация сообщается по меньшей мере с одним выпускным каналом и
зо выполнена с возможностью создания турбулентности в текучих средах в цилиндре или удаленных из цилиндра через выпускной канал (каналы).
20. Двигатель по п. 1, в котором количество событий воспламенения топлива, совершенных за один оборот коленчатого вала, равно количеству цилиндров в двигателе.
21. Транспортное средство, содержащее двигатель по п. 1, в котором транспортное средство является автомобилем, судном или самолетом.
1/22 ФИГУРА 1(A)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
2/22
ФИГУРА 2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
3/22
ФИГУРА 2
(0)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАЕ5ИЛО 26)
4/22
ФИГУРА 2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАЕМЛО 26)
5/22 ФИГУРА 3
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
6/22
ФИГУРА 4
(зо*
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
7/22
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
8/22
ФИГУРА 6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАЕЗИЛО 26)
9/22
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
10/22
ФИГУРА 8
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
11/22
ФИГУРА 9
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
12/22
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
13/22
ФИГУРА 10
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
14/22
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
15/22
ФИГУРА 12
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
16/22
ФИГУРА 13
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
17/22
ФИГУРА 15
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
18/22
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
19/22
ФИГУРА 17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) |
20/22
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
21/22
ФИГУРА 19
График мощности
Обороты в минуту
Мощность двигателя в зависимости от скорости вращения
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
22/22
ФИГУРА 20
График момента
Обороты в минуту
Момент двигателя в зависимости от скорости вращения
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)