EA201190173A1 20120430 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2012/PDF/201190173 Полный текст описания [**] EA201190173 20091228 Регистрационный номер и дата заявки US12/371,677 20090216 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок US2009/006727 Номер международной заявки (PCT) WO2010/093352 20100819 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [pdf] eaa21204 Номер бюллетеня [**] АГРЕГАТ РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР С НЕПОДВИЖНЫМ БЛОКОМ ЦИЛИНДРОВ Название документа [8] F01B 1/06, [8] F02P 13/00, [8] F02D 41/00, [8] F01B 23/10, [8] F02B 53/06 Индексы МПК [US] Расселл Роберт Л. Сведения об авторах [US] РАССЕЛЛ ЭНЕРДЖИ КОРПОРЕЙШН Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201190173a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[**]

Двигатель внутреннего сгорания и объединенный с ним факультативный генератор, помещенные в единый водонепроницаемый и пыленепроницаемый картер. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр и поршень, которые простираются в радиальном направлении от оси вращения, вокруг которой вращается узел, содержащий рабочую поверхность кулачка. Блок цилиндров двигателя, имеющий по меньшей мере один цилиндр, остается неподвижным.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Двигатель внутреннего сгорания и объединенный с ним факультативный генератор, помещенные в единый водонепроницаемый и пыленепроницаемый картер. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр и поршень, которые простираются в радиальном направлении от оси вращения, вокруг которой вращается узел, содержащий рабочую поверхность кулачка. Блок цилиндров двигателя, имеющий по меньшей мере один цилиндр, остается неподвижным.


PCT/US09/06727
АГРЕГАТ РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР С НЕПОДВИЖНЫМ
БЛОКОМ ЦИЛИНДРОВ Настоящее изобретение имеет отношение к конструкции двигателя и генератора, в частности, к усовершенствованию комбинаций механического двигателя внутреннего сгорания и электрического генератора, предназначенных для выработки электрической энергии. Изобретение также имеет отношение к способу использования двигателя и генератора для выработки механической и электрической энергии.
Предпосылки создания изобретения Сегодня, во время все возрастающих мировых потребностей во всех видах жидкого и газообразного топлива, все возрастающего внимания к использованию ископаемых топлив и снабжению ими, а также постоянно повышающейся потребности в электрической энергии очевидно, что существует потребность в лучшем, более чистом, более эффективном способе использования таких топлив и выработки электрической энергии как для стационарных, так и для передвижных средств выработки энергии. И хотя в настоящее время большое внимание уделяется разработке более чистых, безопасных для окружающей среды, систем для выработки электрической энергии способами, использующими различные виды энергии, такие как энергия солнца, ветра и волн, они не всегда практичны, особенно для передвижных вариантов применения. Эти более чистые технологии часто не обеспечивают требуемую надежность электроснабжения. Погода не всегда является солнечной или ветреной, а в водоемах, достаточно больших для выработки пригодной для использования энергии волн, не всегда присутствует волнение. Поэтому всегда сохраняется потребность в надежных и эффективных, готовых к немедленному использованию, способах выработки механической энергии и/или электрической энергии, необходимых для обеспечения как минимальных, так и других растущих жизненных потребностей. Целью является разработка наилучшего, наиболее экономически эффективного из возможных способа использования ископаемых или синтетических топлив при эффективной выработке электрической энергии.
"Агрегат роторно-поршневой двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров" по настоящему изобретению представляет собой значительное усовершенствование относительно способности к преобразованию энергии из топлива в
предназначенную для отбора механическую энергию или чистую электрическую энергию. Настоящее изобретение представляет собой систему выработки энергии, имеющую значительно меньшие размеры, вес и более высокую удельную мощность. Настоящее изобретение является также более энергоэкономичным, безопасным для окружающей среды, долговечным и надежным, чем обычные комбинации двигателей и генераторов, и оно является значительно более доступным по стоимости выработки энергии и эксплуатации, чем обычные генераторы с приводом от двигателя. Это изобретение является особенно предпочтительным при применении в устройствах, имеющих большие размеры, поскольку преимущества размера, веса, удельной мощности и коэффициента полезного действия увеличиваются с повышением выходных характеристик. Что более важно, это изобретение предлагает немедленный и полезный шаг вперед с целью сохранения мировых энергетических ресурсов.
Изобретение направлено на удовлетворение упомянутых выше потребностей и нужд в безопасном для окружающей среды, обеспечивающем сохранение ресурсов, энергоэкономичном устройстве для выработки предназначенной для отбора механической энергии и электрической энергии, имеющем меньшие размеры, вес, более высокую удельную мощность, долговечность, надежность и доступность по стоимости, путем создания уникальной конструкции роторно-поршневого двигателя, объединенного с факультативным встроенным генератором и помещенного в единый водонепроницаемый и пыленепроницаемый картер с целью приведения во вращение магнитных и/или электромагнитных полюсных элементов, которые движутся внутри встроенной неподвижной обмотки для выработки электрической энергии.
Сущность изобретения
Предметом этого изобретения является двигатель внутреннего сгорания и усовершенствованный стационарный или передвижной источник электрической энергии, в котором объединены двигатель внутреннего сгорания и генератор. В частности, использован новый роторно-поршневой двигатель с неподвижным блоком цилиндров, в котором электрический генератор факультативно объединен в единое целое с вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, приводимым в движение поршнем, что дает возможность оптимизации процесса сгорания и преобразования энергии сгорания в предназначенную для отбора механическую энергию или электрическую энергию. Внешний картер двигателя и блок цилиндров, содержащий цилиндры с камерой сгорания и поршни, не вращаются, тогда как сдвоенный кулачок с бесконечными рабочими поверхностями, факультативно несущий магниты и/или
электромагниты, выполнен с возможностью вращения внутри неподвижной обмотки, расположенной внутри половин неподвижного внешнего картера. Цилиндры с камерой сгорания и поршни этого двигателя предпочтительно работают в основном подобно двухтактному двигателю, однако без отрицательного воздействия на окружающую среду, присущего двухтактным двигателям. Неограниченные возможности компоновки и усовершенствования, предоставляемые конструкцией этого двигателя во всех аспектах процесса сгорания, объединенные с преимуществами применения, требующего очень ограниченный диапазон рабочих частот вращения, обеспечивают создание оборудования для выработки электроэнергии, в котором может быть реализовано очень эффективное использование любого жидкого или газообразного топлива при получении беспрецедентных преимуществ в отношении размеров, веса и удельной мощности. Интеграция роторно-поршневого двигателя с неподвижным блоком цилиндров, имеющего значительно меньшее количество частей и гораздо большую удельную мощность, чем обычные двигатели, с электрическим генератором, что требует только добавления вращающихся магнитов, движущихся вместе с вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, и неподвижной обмотки, которые могут быть прикреплены к половинам внешнего картера или могут быть частью половин внешнего картера, также предполагает существенные усовершенствования в технологии изготовления, а также уменьшение эксплуатационных расходов на киловатт энергии.
Целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание закрытого агрегата роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, не требующего первичного вала или подшипников скольжения, которые могут требовать уплотнений, отрицательно влияющих на долговечность и стоимость конструкции.
Целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание закрытого агрегата роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, не требующего первичного вала или подшипников скольжения, которые могут требовать поворотных клапанов и дополнительных уплотнений вращающихся частей, также отрицательно влияющих на долговечность и стоимость конструкции.
Еще одной целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание закрытого агрегата роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя
и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, не требующего первичного вала или подшипников скольжения, которые могут требовать поворотных клапанов и дополнительных уплотнений вращающихся частей, которые могут выходить из строя, отрицательно влияя на состав окружающего воздуха.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание закрытого агрегата роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, имеющим усовершенствованные средства для охлаждения двигателя.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание закрытого агрегата роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, имеющим уменьшенные внутренние потери на трение.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание закрытого агрегата роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, имеющим уменьшенное давление на выхлопе для улучшения охлаждения и очистки цилиндров.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание закрытого агрегата роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, расположенным на неподвижном блоке цилиндров, прикрепленым к нему и установленным внутри половин неподвижного внешнего картера.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание закрытого агрегата роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, снабженным усовершенствованными подшипниками с низким коэффициентом трения для увеличения выходной мощности, экономии энергии и увеличения долговечности.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание закрытого агрегата роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, позволяющим установить магниты и/или электромагниты для выработки электрической энергии.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание вращающегося узла, содержащего рабочую поверхность кулачка, позволяющего установить любое количество магнитов и/или электромагнитов для выработки электрической энергии независимо от количества цилиндров в неподвижном блоке цилиндров.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание конструкции двигателя, которая позволяет применить технологию Plug-In-Piston для повышения эффективности сгорания и выходной мощности.
Целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание моноблочного агрегата двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, имеющим значительно повышенную приспосабливаемость конструкции для оптимизации всех аспектов процесса сгорания и для максимального увеличения эффективности последующего внутреннего преобразования энергии сгорания непосредственно в электрическую энергию.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание агрегата двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, имеющим более длительный выстой в верхней мертвой точке хода поршня, что обеспечивает более полное сгорание воспламененной топливовоздушной смеси в цилиндре, когда поршень по существу неподвижен относительно соответствующего цилиндра.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание агрегата двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, имеющим более длительный выстой в верхней мертвой точке хода поршня, что обеспечивает более полное расширение воспламененной топливовоздушной смеси в цилиндре и значительно большее давление в цилиндре, когда поршень по существу неподвижен относительно соответствующего цилиндра.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание агрегата двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом.
содержащим рабочую поверхность кулачка, который не требует прокладки головки блока цилиндров или крышки основного подшипника, ограничивающих способность двигателей выдерживать предельно высокие давления в цилиндрах.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание агрегата двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, имеющим бесконечную рабочую поверхность кулачка переменной кривизны, обеспечивающую оптимизированное преобразование линейного движения поршня в оптимизированное вращательное движение комбинированного узла, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь генератора.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание агрегата двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, имеющим более длительный выстой в нижней мертвой точке хода поршня, что обеспечивает выпуск отработанных газов, когда поршень по существу неподвижен относительно соответствующего цилиндра, что исключает внутренние потери энергии, связанные с принудительным выталкиванием выхлопных газов принудительным перемещением поршня.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание агрегата двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, имеющим более длительный выстой в нижней мертвой точке хода поршня, что обеспечивает возможность очистки или продувки каждого цилиндра, в котором движется поршень, от отработанных газов в то время, когда поршень по существу неподвижен относительно соответствующего цилиндра.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является увеличение длительности выстоя в нижней мертвой точке хода поршня в агрегате многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, при этом каждый цилиндр очищается, продувается и охлаждается воздухом изнутри при удерживании выпускных клапанов открытыми в по существу неподвижном состоянии более длительное время.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание безопасного для окружающей среды агрегата двухтактный многоцилиндровый поршневой двигатель внутреннего сгорания-генератор с неподвижным блоком цилиндров двигателя и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, при этом каждый поршень имеет увеличенную длительность выстоя, так что выпускной клапан соответствующего цилиндра находится в положении полного закрытия перед подачей топлива в цилиндр, чтобы исключить выход образовавшихся при сгорании загрязняющих веществ в атмосферу.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание чистого, безопасного для окружающей среды, агрегата двухтактный роторно-поршневой двигатель-генератор, содержащего усовершенствованный комбинированный вращающийся узел, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь генератора, способного работать по циклу двухтактного двигателя без добавления смазочных масел или смесей в выбранное топливо, чтобы дополнительно уменьшить содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание чистого, безопасного для окружающей среды, агрегата двухтактный роторно-поршневой двигатель-генератор, содержащего усовершенствованный комбинированный вращающийся узел, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь генератора, способного выполнять несколько воспламенений в каждом цилиндре в течение одного полного оборота узла, содержащего рабочую поверхность кулачка.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание усовершенствованного роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с неподвижным блоком цилиндров и вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка, предназначенного для использования в моноблочном агрегате двигатель-генератор, имеющем особенности упомянутых выше объектов.
Другой целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание средства для генерирования электрической энергии с использованием двигателя внутреннего сгорания с неподвижным блоком цилиндров, приводящего во вращение узел, содержащий рабочую поверхность кулачка, включающий в себя магниты и/или электромагниты и образующий полный вращающийся узел, содержащий якорь генератора.
Наиболее общей целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание компактного легкого передвижного и/или стационарного источника электрической энергии с высоким коэффициентом полезного действия, который имеет низкую себестоимость производства, является надежным в работе и безопасным для окружающей среды.
Целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание двигателя, содержащего: неподвижный блок цилиндров двигателя, имеющий по меньшей мере один цилиндр; поршень, который может соосно перемещаться внутри каждого из упомянутых по меньшей мере одного цилиндра; по меньшей мере один элемент, отслеживающий профиль кулачка и взаимодействующий с каждым поршнем; по меньшей мере один вращающийся дисковый кулачок; бесконечную рабочую поверхность кулачка, выполненную в дисковом кулачке, при этом по меньшей мере один элемент, отслеживающий профиль кулачка, функционально связан с упомянутой рабочей поверхностью кулачка; и неподвижный картер, в который помещены упомянутый блок цилиндров двигателя и упомянутый по меньшей мере один вращающийся дисковый кулачок; в котором приведение продуктами сгорания в движение каждого поршня служит для приведения во вращение упомянутого по меньшей мере одного дискового кулачка.
Целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления также является создание двигателя, содержащего свечу зажигания, которая прикреплена к каждому поршню и перемещается совместно с ним; электрод свечи зажигания, расположенный внутри каждого поршня, при этом электрод свечи зажигания простирается между упомянутой свечой зажигания и электродом поршневого пальца; и элемент передачи электрической энергии, который совмещен с поршневым пальцем в по меньшей мере одной точке во время перемещения поршня внутри цилиндра для передачи электрической энергии на упомянутый электрод поршневого пальца.
Еще одной целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание агрегата двигатель-генератор, содержащего неподвижную электрическую обмотку и по меньшей мере один магнит, установленный с возможностью перемещения с по меньшей мере одним дисковым кулачком, для выработки электрической энергии в результате окружного движения упомянутого магнита относительно упомянутой электрической обмотки.
Еще одной целью этого изобретения в соответствии с по меньшей мере одним вариантом его осуществления является создание способа выработки энергии, включающего следующие операции: подготовка двигателя, содержащего неподвижный
блок цилиндров двигателя, имеющий по меньшей мере один цилиндр; поршень, который может соосно перемещаться внутри каждого из упомянутых по меньшей мере одного цилиндра; по меньшей мере один элемент, отслеживающий профиль кулачка и взаимодействующий с каждым поршнем; по меньшей мере один вращающийся дисковый кулачок; бесконечную рабочую поверхность кулачка, выполненную в дисковом кулачке, при этом по меньшей мере один элемент, отслеживающий профиль кулачка, функционально связан с упомянутой рабочей поверхностью кулачка; и неподвижный картер, в который помещены упомянутый блок цилиндров двигателя и упомянутый по меньшей мере один вращающийся дисковый кулачок; и приведение во вращение упомянутого по меньшей мере одного дискового кулачка путем приведения продуктами сгорания в движение каждого поршня.
При изложении сущности изобретения указанные выше и другие его цели, задачи, особенности и преимущества будут очевидны специалисту из приведенного ниже подробного описания предпочтительного варианта осуществления, поясняемого прилагаемыми фигурами.
Краткое описание прилагаемых фигур
Фиг. 1 представляет собой вид сбоку в разрезе агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров в разобранном состоянии, на котором показаны основные части агрегата двигатель-генератор по этому изобретению, упоминаемые в приведенном ниже описании данного изобретения;
Фиг. 1А представляет собой увеличенный вид сверху поршневого узла в разрезе, выполненном по существу по линии центральной оси деталей узла, дополненный видом подшипника верхнего кулачка;
Фиг. 1В представляет собой увеличенный вид сбоку поршневого узла в разрезе, выполненном по существу по линии центральной оси собранных деталей узла;
Фиг. 2 представляет собой вид сбоку в разрезе в разобранном состоянии и соответственные виды сверху или снизу деталей, взаимодействующих с вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка и якорь;
Фиг. 3 представляет собой вид сверху в собранном состоянии деталей вращающегося узла, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, показанных на Фиг. 2, причем поверхности кулачка для наглядности выделены сплошными линиями;
Фиг. ЗА представляет собой вид сбоку в полном разрезе, выполненном по существу по линии ЗА-ЗА, показанной на Фиг. 3, на котором видно расположение деталей внутри устройства в собранном состоянии;
Фиг. ЗВ представляет собой графическую иллюстрацию предпочтительного варианта исполнения кулачка, на которой показаны связанные с кулачком фазы работы поршня;
Фиг. 4 представляет собой вид сверху неподвижного блока цилиндров двигателя;
Фиг. 4А представляет собой полный разрез неподвижного блока цилиндров двигателя, выполненный по существу по линии 4А-4А, показанной на Фиг. 4, на котором наглядно изображен вид сбоку внутренней конструкции неподвижного блока цилиндров двигателя;
Фиг. 4В представляет собой факультативный или альтернативный полный вид сбоку компоновки неподвижного блока цилиндров двигателя, ориентированного горизонтально, в разрезе, выполненном по существу по линии 4А-4А, показанной на Фиг. 4, где показана введенная в конструкцию факультативная искровая или калильная свеча зажигания стандартного типа, а также модифицированная конструкция для размещения и установки топливных форсунок;
Фиг. 5 представляет собой увеличенный полный вид сбоку в собранном состоянии в разрезе, выполненном по существу по линии, аналогичной линии разреза ЗА-ЗА, показанной на Фиг. 3, где наглядно изображены в собранном состоянии все основные детали и узлы агрегата двигатель-генератор, указанные на Фиг. 1, в их предпочтительном рабочем положении;
Фиг. 6 представляет собой вид сверху в разрезе, выполненном по существу по линии 6В-6В, показанной на Фиг. 6А, на котором изображено расположение неподвижных и вращающихся деталей и узлов внутри устройства в собранном состоянии, за исключением того, что для ясности блок цилиндров двигателя и нижняя половина внешнего картера показаны как не попавшие в секущую плоскость разреза;
Фиг. 6А представляет собой вид сбоку в полном разрезе, выполненном по существу по линии 6А-6А, показанной на Фиг. 6, но с установленной верхней половиной картера, которая на Фиг. 6 снята, на котором показано расположение всех деталей и узлов внутри устройства в собранном состоянии;
Фиг. 7 представляет собой вид сверху в разрезе, выполненном по существу по линии 7В-7В, показанной на Фиг. 7А, который подобен виду, показанному на Фиг. 6, за исключением того, что показан кулачок, расположенный в невидимой верхней половине картера, и для наглядности сняты радиальные шарикоподшипники, имеющиеся в цилиндрах;
Фиг. 7 А представляет собой вид сбоку с установленной верхней половиной картера, аналогичный Фиг. 6А, в полном разрезе, выполненном по существу по линии 7А-7А, показанной на Фиг. 7, с направлением взгляда по стрелкам, показанным на фигуре;
Фиг. 8 представляет собой вид сверху в разрезе, выполненном по существу по линии 8В-8В, показанной на Фиг. 8А, который подобен виду, показанному на Фиг. 7, за исключением того, что вращающийся узел, содержащий рабочую поверхность кулачка, изображенный на Фиг. 3, и соответствующие поршневые узлы, изображенные на Фиг. 1А, показаны после частичного поворота узла, содержащего рабочую поверхность кулачка;
Фиг. 8А представляет собой вид сбоку с установленной верхней половиной картера, аналогичный Фиг. 7А, в полном разрезе, выполненном по существу по линии 8А-8А, показанной на Фиг. 8, с направлением взгляда по стрелкам, показанным на фигуре. Показано влияние поворота узла, содержащего рабочую поверхность кулачка, изображенного на Фиг. 3, на поршневые узлы, изображенные на Фиг. 1В, а также на клапанные узлы, изображенные на Фиг. 1;
Фиг. 9 представляет собой вид сверху в разрезе, выполненном по существу по линии 9В-9В, показанной на Фиг. 9А, который подобен виду, показанному на Фиг. 8, за исключением того, что вращающийся узел, содержащий рабочую поверхность кулачка, изображенный на Фиг. 3, и соответствующие поршневые узлы, изображенные на Фиг. 1А, показаны после дальнейшего поворота узла, содержащего рабочую поверхность кулачка;
Фиг. 9А представляет собой вид сбоку с установленной верхней частью картера, аналогичный Фиг. 8А, в полном разрезе, выполненном по существу по линии 9А-9А, показанной на Фиг. 9, с направлением взгляда по стрелкам, показанным на этой фигуре. Показано влияние этого дальнейшего поворота узла, содержащего рабочую поверхность кулачка, изображенного на Фиг. 3, на поршневые узлы, изображенные на Фиг. IB, а также на клапанные узлы, изображенные на Фиг. 1;
Фиг. 10 и Фиг. 11 представляют собой виды сверху в разрезе, на каждом из которых показан другой вариант осуществления, подобный показанным на Фиг. 6, Фиг. 7, Фиг. 8 и Фиг. 9, за исключением того, что направление, в котором цилиндры простираются наружу, имеет незначительное отклонение;
Фиг. 12 и Фиг. 13 представляют собой виды сверху в разрезе, на каждом из которых показан другой вариант осуществления, в котором цилиндры отклонены на 90° относительно радиального направления наружу от центра.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
В приведенном ниже описании изложены особенности одного из предпочтительных вариантов осуществления этого изобретения и более конкретно описаны особенности агрегата двигатель-генератор, использующего уникальный экологически чистый двухтактный четырехцилиндровый двигатель с комбинацией вращающегося сдвоенного кулачка и якоря генератора, содержащего роторно-поршневой двигатель с неподвижным блоком цилиндров, предназначенный для работы на относительно постоянных частотах вращения с целью оптимизации процесса сгорания и повышения общего коэффициента полезного действия для выработки 3-фазного переменного тока напряжением 220 В. Этот вариант осуществления не является ни единственно возможным вариантом исполнения агрегата двигатель-генератор по данному изобретению, ни единственно возможным вариантом выработки им электрической энергии. Однако описанное ниже и сопровождаемое прилагаемыми чертежами исполнение устройства по данному изобретению является лучшим вариантом, представленным в настоящем описании для того, чтобы специалист мог осуществить данное изобретение на практике.
Как указано выше, Фиг. 1 представляет собой вид сбоку в разрезе агрегата двигатель-генератор по изобретению в разобранном состоянии, на котором показаны его основные детали и узлы, упоминаемые в приведенном ниже описании этого изобретения.
Для удобства поиска по прилагаемым фигурам основным деталям и узлам агрегата двигатель-генератор, показанным на Фиг. 1, присвоены номера позиций.
Ниже перечислены эти основные детали и узлы агрегата двигатель-генератор с указанием номера позиции для каждой из них:
Позиция
Наименование
Втулки топливных форсунок
Топливные форсунки
Свечи зажигания
Верхняя половина картера, образующая одну половину кожуха картера
агрегата двигатель-генератор
Кольцевое зубчатое колесо
Стопорные кольца, предназначенные для фиксации основных радиальных
подшипников
Основные радиальные шарикоподшипники
Искропроводы, предназначенные для подачи искры на свечи зажигания
поршня типа Plug-In-Piston
Верхний дисковый кулачок
Кольцо якоря
Магниты якоря
Хомуты якоря
Неподвижный блок цилиндров двигателя
Цилиндры
Втулки цилиндра
Поршни (типа Plug-In-Piston)
Узлы электродов поршневых пальцев
Ролики кулачков
Установочные винты
Клапанные узлы
Шток клапана (1 на клапан в сборе)
Корпус клапана (1 на клапан в сборе)
Направляющая клапана (1 на клапан в сборе)
Пружина клапана (1 на клапан в сборе)
Кулачок выпускного клапана (1 на клапан в сборе)
Выхлопная труба
Центрирующие подшипники кулачка выпускного клапана
Нижний дисковый кулачок
Держатель кольцевого кулачка привода выпускного клапана
Кольцевой кулачок привода выпускного клапана
Упорный подшипник
Неподвижная электрическая катушка
Нижняя половина картера
Также ссылки сделаны на некоторые узлы и сборочные единицы, выполненные из деталей, указанных выше. Эти узлы и сборочные единицы с позициями для каждой из них перечислены ниже:
Позиция
Наименование
Клапанные узлы
Поршневые узлы
Узел, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь
На Фиг. 1А и Фиг. 1В прилагаемых чертежей показаны увеличенный вид сверху в разрезе (Фиг. 1А) и увеличенный вид сбоку в разрезе (Фиг. 1В) поршневого узла 39, представляющие собой соответствующие виды сверху и сбоку в собранном состоянии в разрезе, выполненном по существу по линии центральной оси втулок 15 цилиндров, поршней типа Plug-In-Piston 16 с их электродами 36, изоляторами 37 и их головками
свечей 38 зажигания, от которых возникает запальная искра внутри камеры сгорания в момент сгорания. Также показаны узлы 17 электродов поршневых пальцев с их электродами 34 и изолирующим материалом 35, которые предназначены для присоединения поршней 16 типа Plug-In-Piston к втулкам 15 цилиндров в фиксированном положении так, чтобы все детали поршневого узла 39 перемещались вместе как единый блок за счет взаимодействия роликов 18 кулачков и внешней рабочей поверхности кулачка 45, который более подробно показан и описан ниже в настоящем описании. Поршни 16 типа Plug-In-Piston являются факультативными, и вместо них также могут быть использованы обычные поршни.
Фиг. 2 из прилагаемых фигур представляет собой вид сбоку в разрезе в разобранном состоянии и соответственные виды сверху или снизу деталей, связанных с вращающимся узлом, содержащим рабочую поверхность кулачка и якорь. Может быть предусмотрено кольцевое зубчатое колесо 5 как средство, при помощи которого вспомогательное оборудование (не показано), такое как топливный насос, масляные насосы и воздушные насосы, могут быть приведены в действие путем вращения узла, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь. Кольцевое зубчатое колесо 5 прикреплено при помощи стандартных установочных штифтов и крепежных элементов к верхней поверхности верхнего дискового кулачка 9. Данное присоединение также образует фиксирующее гнездо для внешнего кольца одного из двух основных радиальных подшипников 7, предпочтительно представляющих собой шарикоподшипники, которые обеспечивают опору и точное вращение с низким коэффициентом трения узла, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь. Два изолированных искропровода 8 предназначены для подачи искры на свечи зажигания поршней типа Plug-In-Piston, показанные на Фиг. 1А и Фиг. 1В. Изолированные искропроводы 8 могут быть при помощи резьбовых соединений прикреплены к верхнему дисковому кулачку 9. Верхний дисковый кулачок 9 может также иметь паз, выполненный вблизи внешнего диаметра, в который может быть точно установлено кольцо 10 якоря и прикреплено при помощи стандартных установочных штифтов и крепежных элементов. Кольцо 10 якоря служит для обеспечения точности размера между верхним дисковым кулачком 9 и нижним дисковым кулачком 28, который может также иметь паз, выполненный вблизи внешнего диаметра, в который может быть точно установлено кольцо 10 якоря и прикреплено при помощи стандартных установочных штифтов и крепежных элементов. Кольцо 10 якоря также служит для обеспечения концентричности внешнего диаметра, на котором могут быть установлены и зафиксированы магниты 11 якоря при помощи прижимов 12 якоря, которые имеют скошенные торцы, являющиеся ответными по отношению к скошенным торцам магнитов 11 якоря. Эти прижимы 12 якоря могут иметь монтажные отверстия, выполненные с возможностью установки стандартных крепежных элементов, которые могут образовывать резьбовые соединения прижимов 12 якоря с кольцом 10 якоря для обеспечения прижима магнитов 11 якоря и точного расстояния между ними. Магниты 11 якоря могут быть установлены или иным способом расположены на одном/обоих дисковых кулачках 9, 28 при помощи любых известных средств. В другом варианте осуществления настоящего изобретения магниты II якоря и прижимы 12 якоря могут также быть сцентрированы, надлежащим образом установлены друг относительно друга и
прижаты за счет их взаимодействия с ответными скошенными поверхностями, выполненными на верхнем дисковом кулачке 9 и нижнем дисковом кулачке 28, как показано на сборочном чертеже Фиг. ЗА. На нижнем дисковом кулачке 28 также установлен второй из двух основных радиальных подшипников 7, предпочтительно представляющих собой шарикоподшипники или роликоподшипники, которые обеспечивают опору и точное вращение с низким коэффициентом трения узла, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь. Нижний основной радиальный подшипник 7 может быть также установлен в гнезде, выполненном в нижнем дисковом кулачке 28, а внешняя обойма подшипника может быть прижата при прикреплении держателя 29 кольцевого кулачка привода выпускного клапана при помощи стандартных установочных штифтов и крепежных элементов к нижнему дисковому кулачку 28. Кольцевой кулачок 30 привода выпускного клапана со своими двумя поднятыми участками 47 рабочей поверхности и двумя нижними участками 48 рабочей поверхности установлен выполненным в нем углублением в держатель 29 кольцевого кулачка привода выпускного клапана и надежно закреплен при помощи стандартных установочных штифтов и крепежных элементов. Вес всего вращающегося узла и давление, оказываемое силами, прилагаемыми к двум поднятым участкам 47 рабочей поверхности кулачка во время работы агрегата двигатель-генератор, воспринимается упорным подшипником 31, предпочтительно представляющим собой упорный шарикоподшипник, который полностью находится в контакте с кольцевым кулачком 30. Кольцевой кулачок 30 является факультативным. Клапаны могут быть приведены в действие любыми известными механическими или электромеханическими средствами.
В конкретном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения клапаны могут быть приведены в действие независимым электрическими или магнитными приводами или им подобными устройствами с управлением компьютерным процессором. Это особенно полезно в варианте осуществления настоящего изобретения, в котором может быть необходимо использование различных разнотипных топлив. Давление в камере сгорания может регулироваться и изменяться во время работы ("на ходу") для оптимизации характеристик сгорания топлив многих различных видов путем управления синхронизацией закрытия выпускных клапанов.
Например, когда двигатель работает с тяжелой нагрузкой, может быть более желательным высокоэнергетическое топливо, такое как дизельное топливо, которое требует значительно более высоких давлений в цилиндрах. Выпускной клапан в данном примере должен закрываться раньше, сокращая такт внутреннего охлаждения цилиндра и
обеспечивая больше времени для предварительного сжатия перед перемещением поршня вовнутрь для предварительного наполнения цилиндра свежим воздухом под некоторым давлением. Данное действие обеспечивает значительно более высокие давления в цилиндре после такта сжатия. И наоборот, в периоды низких требований к выходным параметрам и низких нагрузок двигателя, может быть более желательным менее мощное, однако более чистое и более дешевое топливо, такое как природный газ. В это время степень сжатия в цилиндрах может быть уменьшена путем более позднего закрытия выпускного клапана, даже после того как начато перемещение поршня вовнутрь в такте сжатия, тем самым обеспечивая выход свежего воздуха из цилиндра через выпускной клапан и уменьшая объем воздуха, сжимаемый в цилиндре. Это действие также уменьшает эксплуатационные нагрузки внутри двигателя, дополнительно повышая коэффициент полезного действия его работы.
Следует отметить, что даже в случае использования одного и того же топлива может отдаваться предпочтение осуществлению управления давлением в цилиндрах и количеством свежего воздуха внутри цилиндра в зависимости от нагрузки, обеспечивая большее количество сжатого воздуха, когда величина нагрузки возрастает, и тем самым количество топлива также возрастает. И наоборот, фазы газораспределения клапанов могут быть изменены так, чтобы обеспечить меньшие давления в цилиндрах и объем свежего воздуха внутри цилиндров, если величина нагрузки и количество топлива уменьшается.
Компьютерный процессор может быть заблаговременно запрограммирован на настройки приведения в действие клапанов в зависимости от подачи конкретных типов топлив и/или в зависимости от текущих значений нагрузки. Альтернативно или в связи с вышеизложенным двигатель может быть снабжен датчиками сгорания и выхлопа, а обратная связь с этих датчиков может быть введена в компьютерный процессор для автоматической оптимизации установки фаз газораспределения клапанов в зависимости от текущих условий.
Внимание следует обратить на два противоположных вида - сверху и снизу -верхнего дискового кулачка 9 и нижнего дискового кулачка 28, на которых показаны внешняя рабочая поверхность 45 кулачка и внутренняя рабочая поверхность 46 кулачка. Следует понимать, что формы рабочей поверхности кулачка для верхнего дискового кулачка 9 и для нижнего дискового кулачка 28 являются зеркальными отображениями друг друга. Следует также отметить, что точное совмещение дисковых кулачков может быть обеспечено путем использования стандартных установочных штифтов и крепежных элементов при сборке с кольцом 10 якоря.
Фиг. 3 представляет собой вид сверху в собранном состоянии деталей вращающегося узла, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, показанных на Фиг. 2, причем внешняя рабочая поверхность 45 кулачка и внутренняя рабочая поверхность 46 кулачка для наглядности выделены сплошными линиями. Фиг. ЗА представляет собой вид сбоку в полном разрезе, выполненном по существу по линии ЗА-ЗА, показанной на Фиг. 3, на котором видно расположение деталей вращающегося узла, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, внутри устройства в собранном состоянии. И на Фиг. 3, и на Фиг. ЗА показана конструкция и взаимодействие деталей в собранном состоянии. Кольцевое зубчатое колесо 5 ясно показано на Фиг. 3 и Фиг. ЗА. На Фиг. 3 показано, что кольцевое зубчатое колесо 5 прикреплено при помощи стандартных установочных штифтов и крепежных элементов к верхнему дисковому кулачку 9. Основные радиальные подшипники 7 также показаны на Фиг. 3, а расположение установленной в гнездо и прижатой внешней обоймы подшипника верхнего основного радиального подшипника 7 показано на Фиг. ЗА.
Кольцо 10 якоря показано на Фиг. 3 наряду с установочными штифтами 50 и стандартными крепежными элементами 51, предназначенными для точного закрепления на месте верхнего дискового кулачка 9 относительно кольца 10 якоря. Следует понимать, что те же средства для точной установки и крепежные средства могут быть использованы для прикрепления кольца 10 якоря к нижнему дисковому кулачку 28. Точные технологические отверстия 49 могут быть выполнены и в верхнем дисковом кулачке 9, и в нижнем дисковом кулачке 28. Эти отверстия могут служить не только для точной установки верхнего дискового кулачка 9 и нижнего дискового кулачка 28 во время механической обработки, но и могут быть использованы в качестве вентиляционных или сливных отверстий для предотвращения накопления смазочного масла во вращающемся узле, содержащем рабочую поверхность кулачка, во время работы. На Фиг. ЗА показаны пазы, выполненные вблизи внешнего диаметра верхнего дискового кулачка 9 и нижнего дискового кулачка 28, в которые может быть точно установлено и закреплено кольцо 10 якоря. На Фиг. ЗА также показаны скошенные прижимы верхнего дискового кулачка 9 и нижнего дискового кулачка 28 на магнитах 11 якоря. На Фиг. 3 показаны магниты 11 якоря с их скошенными торцами во взаимодействии со скошенными торцами прижимов 12 якоря, которые при помощи резьбовых соединений могут быть прикреплены к кольцу 10 якоря при помощи стандартных крепежных элементов 52, обеспечивающих точную и надежную установку магнитов 11 якоря на внешнем диаметре узла, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь.
На Фиг. ЗА показан держатель 29 кольцевого кулачка привода выпускного клапана, установленный в подрезанной части нижнего дискового кулачка 28, где он надежно закреплен на месте и зафиксирован при помощи стандартных установочных штифтов и крепежных элементов. Размещение внешней обоймы нижнего основного радиального подшипника 7 в зафиксированном на месте и прижатом состоянии также очевидно, поскольку держатель 29 кольцевого кулачка привода клапана присоединен к нижнему дисковому кулачку 28. Кольцевой кулачок 30 привода выпускного клапана также может быть установлен в подрезанной части держателя 29 кольцевого кулачка привода выпускного клапана, где он также может быть надежно закреплен на месте и зафиксирован при помощи стандартных установочных штифтов и крепежных элементов. Предпочтительная ориентация кольцевого кулачка 30 привода выпускного клапана и двух его поднятых участков 47 рабочей поверхности кулачка показана на Фиг. 3 и на Фиг. ЗА.
И наконец, положение деталей в полностью собранном узле, содержащем рабочую поверхность кулачка и якорь генератора, показано на Фиг. 3 и Фиг. ЗА. Ниже в этом описании он называется узлом 75, содержащим рабочую поверхность кулачка и якорь. На Фиг. ЗА узел 75, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь, показан опирающимся на упорный подшипник 31, который может быть сориентирован в горизонтальной плоскости снизу узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь. Упорный подшипник 31 сориентирован на той же центральной оси, что и узел 75, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь, непосредственно под поднятыми участками 47 рабочей поверхности кулачка, а его поверхность полностью соприкасается с нижней поверхностью кольцевого кулачка 30 привода выпускного клапана. Упорный подшипник 31 установлен в углублении, выполненном в нижней половине 33 картера (как показано на Фиг. 1), что подробнее рассмотрено ниже в этом описании.
Фиг. ЗВ представляет собой графическую иллюстрацию предпочтительного варианта исполнения кулачка, на которой показаны связанные с кулачком фазы работы поршня. Разумеется, в данном предпочтительном варианте исполнения рабочей поверхности кулачка придана такая форма, чтобы каждый цилиндр агрегата двигатель/генератор проходил два полных цикла работы в течение одного оборота на 360° узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, агрегата двигатель-генератор. Таким образом, показанный агрегат четырехцилиндровый двигатель-генератор проходит восемь полных циклов работы в течение одного оборота узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь. Следует понимать, что количество цилиндров, а также количество циклов работы за оборот ограничено только физическим размером и
требованиями к выходным характеристикам конкретной конструкции агрегата двигатель-генератор. В данном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения ограничения на количество цилиндров, магнитов/электромагнитов или циклов работы за оборот отсутствуют. Следует также отметить, что Фиг. ЗВ приведена только для наглядного представления большой приспосабливаемое(tm) конструкции, обеспечиваемой этой схемой компоновки.
Следует отметить, что двигатель по изобретению во многих отношениях подобен четырехцилиндровому двигателю, описанному в более раннем патенте США № 4,653,438 "Rotary Engine", выданном 31 марта 1987 года, который принадлежит автору настоящего изобретения, а также в описании агрегата шестицилиндровый двигатель-генератор, приведенном в более раннем патенте США № 6,230,670 "Engine Generator", выданном 15 мая 2001 года, который принадлежит автору настоящего изобретения, содержание которых во всей полноте включено в настоящее описание посредством ссылки. Некоторые отличия от устройства по последнему патенту состоят в неподвижном блоке 13 цилиндров двигателя, вращающемся узле 75, содержащем рабочую поверхность кулачка и якорь, в упрощенной верхней половине 4 картера, в упрощенной нижней половине 33 картера, в основных радиальных подшипниках 7, в характеристиках непосредственного впрыска топливных форсунок 2, в усовершенствованной конструкции полусферической головки 60, в усовершенствованных характеристиках водяного охлаждения блока цилиндров двигателя и в новых узлах поршней 39 типа Plug-ln-Piston (вопрос о выдаче патента рассматривается). Следует также отметить, что цилиндры, использованные в настоящем изобретении, изменены по сравнению с более ранним патентом США № 5,636,599 "Cylinder Assembly", выданным 10 июня 1997 года, который принадлежит автору настоящего изобретения, а клапанные узлы, использованные в настоящем изобретении, соответствуют более раннему патенту США № 5,701,930 "Modular Valve Assembly", выданному 30 декабря 1997 года, который принадлежит автору настоящего изобретения; содержание этих патентов включено во всей полноте в настоящее описание посредством ссылки.
Из Фиг. 4 и Фиг. 4А понятно, что двигательная часть агрегата двигатель-генератор содержит неподвижный блок 13 цилиндров двигателя. Неподвижный блок 13 цилиндров двигателя может иметь форму, подобную колесу с центральной ступицей, и содержать камеры 60 сгорания, отверстия 59 для установки и прикрепления при помощи резьбовых соединений узлов 20 выпускных клапанов (Фиг. 1) и выпускные каналы 62 для прохода выхлопных газов на имеющую резьбовое соединение выхлопную трубу 26 (Фиг. 1),
которая может быть прикреплена к неподвижному блоку 13 цилиндров двигателя в резьбовом отверстии 65. Может быть предусмотрен радиальный паз 63, выполненный в блоке 13 цилиндров двигателя для установки центрирующих подшипников кулачка 27 выпускного клапана (Фиг. 1). которые могут быть использованы для обеспечения надлежащего положения кулачков 25 выпускного клапана (Фиг. 1). Два основных радиальных подшипника 7 (Фиг. 1) могут быть установлены с небольшим натягом на поверхностях 55 и зафиксированы разрезными кольцами 6 (Фиг. 1), устанавливаемыми в пазы 56 для разрезных колец неподвижного блока 13 цилиндров двигателя. Во время работы воздух для продувки и охлаждения цилиндров может подаваться в цилиндры через воздушное продувочное окно 57 в разгрузочную канавку 58, которая охватывает цилиндры 14 (Фиг. 1), и направляться в цилиндр через отлитое окно 71 (Фиг. 8А), которое может быть расположено на наружной поверхности стенки цилиндра 14, а также направляться в цилиндр через отлитое окно 72 (Фиг. 8А), которое может быть расположено на внутренней поверхности стенки цилиндра 14. Для каждой камеры сгорания во внутреннем квадранте полусферической камеры сгорания может быть выполнено высверленное отверстие 61 топливной форсунки с раззенкованным гнездом. Это высверленное отверстие топливной форсунки 61 может быть использовано для установки топливных форсунок 2 (Фиг. Г) и подачи через них топлива в цилиндры в надлежащий момент времени перед сгоранием. На этом виде показаны восемь отверстий 64 охлаждения, которые выполнены в ступице неподвижного блока 13 цилиндров двигателя. Эти отлитые отверстия могут быть расположены в непосредственной близости от камер сгорания 60 и высверленных отверстий 59 для установки узлов выпускных клапанов (20 на Фиг. 1) и обеспечивать охлаждение тех зон, где сосредоточено тепло сгорания. Если смотреть в направлении внешнего диаметра неподвижного блока 13 цилиндров двигателя, то видно, что в неподвижном блоке 13 цилиндров двигателя выполнены четыре факультативных открытых окна. Они ограничены восемью параллельными криволинейными усиливающими стенками. Эти усиливающие стенки также показаны в разрезе (54 на Фиг. 4). В сечении стенки между соседними усиливающими стенками могут быть выполнены сквозные отверстия 53 для уменьшения веса и предоставления возможности свободного выхода смазочного масла. Назначением центральной и усиливающих стенок является обеспечение жесткой опоры для самого внешнего кольца неподвижного блока 13 цилиндров двигателя, который обеспечивает опору внешним торцам цилиндров 14 (Фиг. 1). Цилиндры 14 (Фиг. 1) могут быть при помощи резьбовых соединений прикреплены к неподвижному блоку 13 цилиндров двигателя с обеих сторон цилиндров с использованием их резьбовых частей (66 на Фиг. 4 и Фиг. 4А).
На Фиг. 4В показана горизонтально ориентированная факультативная компоновка неподвижного блока 13 цилиндров двигателя. В этой компоновке все конструктивные особенности остались без изменений такими, как показаны на Фиг. 4 и Фиг. 4А, за исключением расположения топливной форсунки 2, дополнительной втулки топливной форсунки 1 в неподвижном блоке 13 цилиндров двигателя и дополнительной стандартной свечи зажигания или калильной свечи 3 непосредственно в камере 60 сгорания. Эти изменения или варианты предусмотрены для предоставления возможности работы агрегата двигатель-генератор возможно наиболее эффективным образом независимо от используемого топлива. Например, если используется тяжелое топливо, такое как дизельное топливо, то необходимо использование калильной свечи, а не искровой свечи зажигания, а компоновка, показанная на Фиг. 4В, была бы наиболее подходящей для применений с калильными свечами. В некоторых вариантах применения с высокими энергиями или высокими коэффициентами полезного действия может отдаваться предпочтение установке двух отдельных свечей зажигания, расположенных в различных местах в цилиндре и срабатывающих в различные моменты времени процесса сгорания, для обеспечения максимальной степени сгорания. В этих вариантах применения могут быть использованы как конструкция с поршнем типа Plug-In-Piston, которая описана подробнее ниже, так и стационарная свеча зажигания, показанная на Фиг. 4В и установленная непосредственно в камере 60 сгорания. И наконец, в тех вариантах применения, где экономичность является приоритетной, была бы более желательной конструкция, показанная на Фиг. 4В, а не более дорогая конструкция с поршнем типа Plug-In-Piston. В этих вариантах применения вместо конструкции с поршнем типа Plug-In-Piston следует использовать стандартный цельный поршень без свечи зажигания в нем. Эти изменения или варианты исполнения не имеют никакого иного влияния на общую конструкцию агрегата двигатель-генератор, описанного в данном предпочтительном варианте исполнения.
Фиг. 5 представляет собой вид сбоку в разрезе агрегата двигатель-генератор по настоящему изобретению, на котором изображены все части, указанные на Фиг. 1, в полностью собранном состоянии. Этот вид также показывает данный предпочтительный вариант исполнения агрегата двигатель-генератор в своем предпочтительном рабочем положении, которое ориентировано горизонтально, с выхлопной трубой 26, при работе расположенной снизу. Показаны два из четырех клапанных узлов 20 и два из четырех поршневых узлов 39, а также вращающийся узел 75, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь. Цилиндры 14 показаны прикрепленными при помощи резьбовых
соединений к неподвижному блоку 13 цилиндров. Поршни 16 типа Plug-ln-Piston (Фиг. 1А и Фиг. 1В) поршневого узла 39, которые показаны внутри цилиндров 14, присоединены к втулкам 15 цилиндров (Фиг. 1А и Фиг. 1В), которые образуют скользящую посадку в соединении по наружному диаметру с цилиндрами 14 и присоединены к поршням 16 типа Plug-ln-Piston (Фиг. 1А и Фиг. 1В) при помощи узлов 1 7 электродов поршневых пальцев с образованием законченного поршневого узла 39. Работа поршня типа Plug-In-Piston наилучшим образом понятна на этом виде агрегата двигатель-генератор. Как показано, узел 75, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь, при вращении находится в таком положении, что искропроводы 8, предназначенные для подачи искры на поршни 39 типа Plug-In-Piston и далее на головки 38 свечей зажигания, показанных на Фиг. 1А и Фиг. 1В, располагаются в одну линию со свечами 3 зажигания, установленными в верхней половине 4 картера. Искра с высокой энергией проскакивает от свечи 3 зажигания в искропровод 8 и обратно на электрод 34 поршневого пальца поршневого узла 39, вызывая искру зажигания на головке свечи 38 зажигания в камере 60 сгорания. Преимущества данной необычной конструкции более подробно описаны в находящейся на рассмотрении патентной заявке США "Plug-In-Piston" номер 12/142,999, которая принадлежит автору настоящего изобретения и содержание которой во всей полноте включено в настоящее описание посредством ссылки. На последующих видах агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров показано вращательное перемещение искропровода 8 с узлом 75, содержащим рабочую поверхность кулачка и якорь, а также перемещение поршневого узла 39 в результате зажигания и вспышки выбранного топлива в камере сгорания 60.
Фиг. 6 и Фиг. 6А соответствуют друг другу и показывают работу агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров с двух проекционных точек. Фиг. 6 представляет собой вид сверху в разрезе, выполненном по существу по линии 6В-6В, показанной на Фиг. 6А, на котором показано расположение неподвижных и вращающихся частей внутри устройства в собранном состоянии, за исключением того, что для ясности блок 13 цилиндров двигателя и нижняя половина 33 картера показаны незаштрихованными как не попавшие в секущую плоскость разреза, а также показаны ролики кулачков (18 на Фиг. 1А) для наглядности описания явлений, происходящих во время работы. Фиг. 6А представляет собой вид сбоку в полном разрезе, выполненном по существу по линии 6А-6А, показанной на Фиг. 6, но с установленной верхней половиной 4 картера, которая на Фиг. 6 снята, где показано расположение всех соответствующих деталей и узлов внутри устройства в собранном состоянии.
На Фиг. 6 показаны несколько особенностей этого устройства. Показан наибольший внешний диаметр нижней половины 33 картера, а также фланец, на котором установлены стандартные установочные штифты и крепежные элементы, предназначенные для надежного закрепления на месте двух половин картера в собранном состоянии. Неподвижная электрическая обмотка 32 и проводники выводов 67 обмотки предназначены для передачи электрической энергии, выработанной в результате взаимодействия вращающихся магнитов 11 якоря вращающегося узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, когда они проходят витки неподвижной электрической обмотки 32 в результате сгорания топлива в камерах 60 сгорания. Также на данном виде сверху показаны цилиндры 14. при помощи резьбовых соединений прикрепленные к неподвижному блоку 13 цилиндров. Поршни 16 типа Plug-In-Piston (Фиг. 1А и Фиг. 1В) поршневого узла 39, которые показаны внутри цилиндров 14, присоединены к втулкам цилиндров (15 на Фиг. 1А и Фиг. 1В), которые образуют скользящую посадку в соединении по наружному диаметру с цилиндрами 14 и присоединены к поршням 16 типа Plug-In-Piston (Фиг. 1А и Фиг. 1В) при помощи узлов 17 электродов поршневых пальцев с образованием законченного поршневого узла 39. Особо следует рассмотреть основные радиальные подшипники 7, показанные на Фиг. 6. На данном виде показан весь нижний основной радиальный подшипник 7, однако на всех последующих видах сверху агрегата двигатель-генератор нижний основной радиальный подшипник 7 для ясности показан только частично. Нижний основной радиальный подшипник 7 на всех последующих видах сверху внутри зоны, образованной внешним диаметром цилиндров 14, не показан. И наконец, на данном виде также показаны восемь отверстий 64 для охлаждающей жидкости, расположенные в непосредственной близости от камер сгорания 60.
На обоих проекционно связанных видах, приведенных на Фиг. 6 и Фиг. 6А, показаны дополнительные элементы, принадлежащие к системе охлаждения. Эти элементы охлаждения предназначены для охлаждения герметизированной неподвижной электрической обмотки 32, расположенной внутри неподвижного картера 4, 33. Предпочтительно может быть предусмотрена подрезанная часть 69 как в неподвижной верхней половине 4 картера, так и в нижней половине 33 картера. Однако может быть предусмотрено любое количество подрезанных частей 69. Как показано, эти подрезы образуют два отдельных пространства (канала или прохода 70 для охлаждающей текучей среды) между неподвижной электрической обмоткой 32 и двумя половинами (4 и 33) картера. Эти проходы 70 для охлаждающей текучей среды предназначены для
пропускания любой приемлемой охлаждающей текучей среды, такой как воздух, вода, охлаждающая жидкость или масло, по внешней поверхности герметизированной неподвижной электрической обмотки 32. Предпочтительно данная охлаждающая текучая среда циркулирует вокруг герметизированной неподвижной электрической обмотки 32 по проходам 70 для охлаждающей текучей среды в противоположных направлениях для обеспечения более равномерного охлаждения по всему наружному диаметру герметизированной неподвижной электрической обмотки 32. Это является очень желательной конструктивной особенностью, особенно во время высокого выхода энергии или непрерывной работы. Охлаждающая текучая среда может также циркулировать и по другим частям блока 13 цилиндров двигателя.
Фиг. 7 и Фиг. 7А совершенно аналогичны Фиг. 6 и Фиг. 6А, хотя для повышения наглядности изображения работы агрегата двигатель-генератор показаны внешняя рабочая поверхность 45 кулачка и внутренняя рабочая поверхность 46 кулачка, расположенные в невидимой верхней части узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, точнее, на верхнем дисковом кулачке 9. Внешняя рабочая поверхность 45 кулачка и внутренняя рабочая поверхность 46 кулачка показаны на всех последующих видах. Следует понимать, что во время работы ролики 18 кулачков находятся в постоянном и непрерывном соприкосновении с внешней рабочей поверхностью 45 кулачка, что обеспечивает постоянное и непрерывное направление вращения роликов 18 кулачков во время работы. Между роликами 18 кулачков и внутренней рабочей поверхностью 46 кулачков предусмотрен зазор, обеспечивающий отсутствие соприкосновения при нормальной работе. Следует отметить, что соприкосновение с внутренней рабочей поверхностью 46 кулачка роликов 18 кулачков происходит только на короткий период во время запуска и во время останова агрегата двигатель-генератор. Как указано выше, на данном виде нижний основной радиальный подшипник 7 для ясности условно удален из зон внутри цилиндров 14.
Положение поршневых узлов 39 при работе агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров показано на Фиг. 7 и Фиг. 7А в двух противоположных цилиндрах 14А. Поршневые узлы 39 расположены в верхней мертвой точке их хода, штоки 21 выпускных клапанов расположены в закрытом положении в клапанных узлах 20, топливо впрыснуто в две камеры сгорания 60 цилиндров 14А, узел 75, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь, при вращении находится в таком положении, что искропроводы 8, предназначенные для подачи искры на поршневые узлы 39 и далее на головки 38 свечей зажигания, показанных на Фиг. 1А и Фиг. 1В,
располагаются в одну линию со свечами 3 зажигания. Искра с высокой энергией проскакивает от свечей 3 зажигания в искропроводы 8 и обратно на поршневой узел 39, вызывая искру зажигания на головке свечи 38 зажигания в камере 60 сгорания. Поскольку направление вращения узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, в предпочтительном варианте осуществления принято по часовой стрелке, то давление, действующее на поршневой узел 39 в результате сгорания топлива в камерах сгорания, передается на ролики 18 кулачков, которые находятся в постоянном и непрерывном соприкосновении с внешней рабочей поверхностью 45 кулачка, и данное вращательное движение узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, с входящими в него внешними рабочими поверхностями 45 кулачков и внутренними рабочими поверхностями 46 кулачков приводит две наклонные опускающиеся поверхности 45А в соприкосновение с герметизированными роликами 18 кулачков, что вызывает вращение узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, а также вызывает выработку электрической энергии в результате взаимодействия магнитов в узле 75, содержащем рабочую поверхность кулачка и якорь, и неподвижной электрической обмотки 32.
Фиг. 8 и Фиг. 8А совершенно аналогичны Фиг. 7 и Фиг. 7А, за исключением того, что на этих видах узел 75, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь, с входящими в него рабочими поверхностями кулачков 45 и 46, повернут в направлении по часовой стрелке (в целом на 32,5° относительно Фиг. 7 и Фиг. 7А) как непосредственный результат стадии сгорания, показанной на Фиг. 7 и Фиг. 7А. Поршневые узлы 39 в этом случае расположены в нижней части их хода, а штоки 21 выпускных клапанов находятся в полностью открытом положении в результате взаимодействия кулачка 25 выпускного клапана, узлов 20 выпускных клапанов с поднятыми участками 47 рабочей поверхности кулачков, кольцевого кулачка 30 привода выпускного клапана. В этом положении стадия сгорания завершена, и обеспечен выпуск из цилиндров 14А через выпускные клапаны, открытые штоками 21 клапанов, и из выхлопной трубы 26 через выпускные каналы 62, выполненные в неподвижном блоке 13 цилиндров двигателя. Поскольку перемещения поршневых узлов 39 в это время отсутствуют, отсутствуют и потери энергии сгорания во время такта выпуска агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров, тогда как в обычных двигателях поршень немедленно перемещается внутрь, обратно к верхней мертвой точке хода поршня, вынуждая выхлопные газы покидать цилиндры с большим давлением. Следовательно, коэффициент полезного действия низок, а потери пригодной для использования энергии велики.
Следующей стадией работы агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров является такт продувки цилиндров и охлаждения, который также завершается с относительным отсутствием перемещения поршневых узлов 39. что значительно увеличивает количество пригодной для использования энергии, выработанной во время стадии сгорания. После того как в цилиндрах 14А давление сброшено в результате перемещения в открытое положение штоков 21 выпускных клапанов, в цилиндры может подаваться под давлением воздух для продувки и охлаждения цилиндров при помощи одного или более вспомогательных клапанов (предпочтительно вспомогательных поворотных клапанов, хотя пригоден любой известный клапан), предпочтительно управляемый не показанным кольцевым зубчатым колесом 5. Этот(-и) вспомогательный воздушный клапан/клапаны может(могут) также управляться/приводиться в действие любыми другими известными средствами. Воздух для продувки и охлаждения цилиндров попадает в цилиндры через резьбовое окно 57, выполненное в верхней половине 4 картера, в разгрузочную канавку 58, которая охватывает цилиндры 14А, и направляется в цилиндры через воздухозаборное окно 71 (Фиг. 8А), расположенное на наружной поверхности стенки цилиндров 14А, и в цилиндры через воздушное продувочное окно 72 (Фиг. 8А), расположенное на внутренней поверхности стенки цилиндров 14А и в данном положении открытое во внутреннее пространство цилиндра при полностью выдвинутом поршневом узле 39. Воздух для продувки и охлаждения цилиндров циркулирует по всей длине цилиндров и камер сгорания, выходя через выпускные клапаны со штоками 21 клапана, по-прежнему находящимися в открытом положении, и охлаждая цилиндры, камеры сгорания, выпускные клапаны, узлы выпускных клапанов, неподвижный блок цилиндров и выхлопную трубу. Данный процесс обеспечивает перед следующим сгоранием удаление отработанных газов, находящихся в цилиндрах и камерах сгорания после предшествующего сгорания, тем самым увеличивая эффективность нового сгорания, повышая энергию сгорания и снижая загрязнение при повышении общего коэффициента полезного действия и повышении выработки пригодной для использования энергии. Имеется и другой положительный результат, достигнутый благодаря продувке и охлаждению. Поскольку вся используемая длина цилиндров 14 охлаждается изнутри, температура их внутренней поверхности ниже, когда новый свежий воздух для сгорания подается в цилиндр. Поскольку температура внутренней поверхности цилиндров ниже, предварительное расширение воздуха в цилиндре перед сгоранием меньше, что позволяет достичь большего расширения этих газов во время сгорания и после него. Это означает большую выработку энергии в процессе сгорания в результате
большего расширения газов внутри цилиндров после сгорания, что в свою очередь обеспечивает более высокое давление в цилиндрах, которое затем действует на поршневые узлы 39. Тем самым вырабатывается больше энергии за рабочий цикл и больше пригодной для использования энергии на выходе, а таким образом повышается общий коэффициент полезного действия и снижается потребление топлива.
Упомянутая стадия продувки и охлаждения может быть не настолько эффективной в известном двигателе, поскольку по существу отсутствует время, в течение которого поступательно перемещающиеся поршни находятся в полностью выдвинутом, относительно неподвижном, положении. В соответствии с настоящим изобретением, поскольку поршни могут оставаться в полностью выдвинутом положении или вблизи него после каждой стадии сгорания значительно более длительное время, это предоставляет возможность подачи воздуха в цилиндры через воздушные продувочные окна для охлаждения и опорожнения цилиндров.
Фиг. 9 и Фиг. 9А совершенно аналогичны Фиг. 8 и Фиг. 8А, за исключением того, что на этих видах узел 75, содержащий рабочую поверхность кулачка якорь и имеющий рабочие поверхности кулачков 45 и 46, повернут далее в направлении по часовой стрелке (в целом на 90° относительно Фиг. 7 и Фиг. 7А) как непосредственный результат рабочего цикла, показанного на Фиг. 7 и Фиг. 7А. В этой точке такт продувки и охлаждения цилиндра продолжается. Перед завершением такта продувки и охлаждения цилиндра весь объем воздуха в цилиндрах 14А заменяется несколько раз, обеспечивая охлаждение и чистоту среды для максимального улучшения условий следующей стадии сгорания. На этих видах штоки 21 выпускных клапанов по-прежнему находятся в открытом положении и остаются в открытом положении до момента незадолго до следующего такта сжатия, когда поршневой узел 39 начинает медленное перемещение вовнутрь в результате взаимодействия роликов 18 кулачков и внешней рабочей поверхности 45 кулачка при постепенном увеличении угла кулачка, как показано позицией 45В. Это медленное ускорение поршневого узла также сохраняет энергию, которая затем может быть преобразована в энергию на выходе, пригодную для использования генераторной частью агрегата двигатель-генератор, что дополнительно повышает общий коэффициент полезного действия.
На Фиг. 9 и Фиг. 9А цилиндры 14В находятся в том же самом положении воспламенения, в котором находились цилиндры 14А на Фиг. 7 и Фиг. 7А. Цилиндры 14А, показанные на Фиг. 9 и Фиг. 9А, по-прежнему находятся в такте продувки и охлаждения цилиндров при по-прежнему находящихся в открытом
положении штоках 21 выпускных клапанов. Штоки 21 выпускных клапанов остаются в открытом положении еще на 24,6° вращения по часовой стрелке узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, а такт продувки и охлаждения цилиндров продолжается еще 35,6° вращения узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь. В этом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения шток 21 выпускного клапана перемещается в закрытое положение за 11° перед окончанием такта продувки/охлаждения. Таким образом, такая конструкция предоставляет возможность предварительного наполнения цилиндров под некоторым давлением воздухом продувки/охлаждения перед перемещением вовнутрь поршневого узла 39, которое вызвано взаимодействием роликов 18 кулачков и внешней рабочей поверхности 45 кулачка. Это действие обеспечивает большее давление в цилиндре перед сгоранием. Если установлено, что перед сгоранием необходимы более низкие давления в цилиндрах, то фаза перемещения в закрытое положение штоков 21 клапанов может быть просто перерегулирована на момент после окончания такта продувки/охлаждения, что снижает давление предварительного сжатия в цилиндрах. Закрытие штоков клапанов при необходимости может быть дополнительно задержано до момента после частичного подъема поршневого узла 39 по внешней рабочей поверхности 45 кулачка во время такта сжатия, что дополнительно снижает внутреннее давление в цилиндрах перед сгоранием.
Как указано выше, цилиндры 14В находятся в том же самом положении воспламенения, в котором находились цилиндры 14А на Фиг. 7 и Фиг. 7А. Узел 75, содержащий рабочую поверхность кулачка и якорь, агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров повернулся только на 90° с момента последнего такта сгорания, когда в двух противоположных цилиндрах и камерах сгорания произошло сгорание. Также следует понимать, что в каждом цилиндре воспламенение происходит один раз через каждые 180° поворота, то есть дважды за один полный оборот на 360°. Таким образом, показанный четырехцилиндровый агрегат двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров выполняет восемь полных тактов сгорания за один оборот на 360°.
Несмотря на то, что предшествующие предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны и изображены для случая, когда каждый из цилиндров 14 простирается в радиальном направлении наружу от центра, возможно расположение цилиндров многими различными способами.
Фиг. 10 и Фиг. 11 представляют собой виды сверху в разрезе, на каждом из которых показан другой вариант расположения цилиндров. Номера позиций не показаны для упрощения изображения, однако элементы на каждой из фигур могут быть легко
идентифицированы по любой из предыдущих Фиг. 6, Фиг. 7, Фиг. 8 и Фиг. 9. На каждой из Фиг. 10 и Фиг. 11 показан вариант осуществления настоящего изобретения, в котором ориентация цилиндров имеет незначительное отклонение либо влево, либо вправо относительно прямого радиального направления наружу непосредственно от центра.
На каждой из Фиг. 12 и Фиг. 13 показан вид сверху в разрезе, на которых расположение цилиндров имеет еще большее отклонение - до 90° относительно радиального направления наружу от центра. Как показано на этих фигурах, такое расположение со смещением обеспечивает еще большую компактность конструкции, которая может быть необходима в определенных вариантах применения. Расположение цилиндров со смещением обеспечивает большую компактность, однако увеличивает нагрузки на элементы двигателя во время работы.
Комбинация такого расположения цилиндров и объединения нескольких кулачков в один кулачок также возможна, однако не показана.
Следует учесть, что приведенные выше пояснения, относящиеся к Фиг. 1-9А, описывают явления, происходящие на протяжении одной четверти (90°) одного оборота узла 75, содержащего рабочую поверхность кулачка и якорь, агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров. Специалисту, знакомому с работой составных частей обычного двигателя, понятно, что приведенное в данном описании техническое решение комбинации двигателя и генератора агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров представляет собой огромный скачок вперед в деле создания имеющего очень высокую удельную мощность, легкого, экономичного, надежного и безотказного источника электрической энергии, размещенного в блоке очень малых размеров и пригодного для всех и каждого возможного вида использования как в портативном, так и в стационарном исполнении. Также следует учесть, что описанный выше двигатель агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров может работать с использованием одного любого топлива или комбинации жидких и/или газообразных топлив, обычно используемых для работы двигателей внутреннего сгорания. Также следует учесть, что благодаря увеличенным удельной мощности и общему коэффициенту полезного действия описанный выше двигатель агрегата двигатель-генератор с неподвижным блоком цилиндров может работать на топливах более низкого сорта, чем обычно используемые для работы стандартных двигателей внутреннего сгорания.
При описании этого изобретения подразумевается, что из вышеизложенного специалисту очевидны новшества по изобретению и понятно, что вариант осуществления, описанный и показанный выше на прилагаемых чертежах, является
предпочтительным, однако возможны усовершенствования, замены и иные эквивалентные изменения без выхода за пределы сущности и объема изобретения, который ограничен не вышеизложенным, а приведенной ниже формулой изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Двигатель, содержащий:
неподвижный блок цилиндров двигателя, имеющий по меньшей мере один цилиндр;
поршень, который может соосно перемещаться внутри каждого из упомянутых по меньшей мере одного цилиндра;
по меньшей мере один элемент, отслеживающий профиль кулачка и взаимодействующий с каждым поршнем;
по меньшей мере один вращающийся дисковый кулачок;
бесконечную рабочую поверхность кулачка, выполненную в дисковом кулачке, при этом по меньшей мере один элемент, отслеживающий профиль кулачка, функционально связан с упомянутой рабочей поверхностью кулачка; и
неподвижный картер, в который помещены упомянутый блок цилиндров двигателя и упомянутый по меньшей мере один вращающийся дисковый кулачок;
в котором приведение продуктами сгорания в движение каждого поршня служит для приведения во вращение упомянутого по меньшей мере одного дискового кулачка.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен множеством цилиндров и поршней.
3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один цилиндр простирается в радиальном направлении наружу относительно оси вращения по меньшей мере одного дискового кулачка.
4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один цилиндр имеет смещение, так что продольная ось по меньшей мере одного цилиндра не пересекается с осью вращения по меньшей мере одного дискового кулачка.
5. Двигатель по п. 2, отличающийся тем, что цилиндры разнесены на некоторое расстояние друг от друга по окружности.
6. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что блок цилиндров двигателя расположен между двумя дисковыми кулачками, и упомянутые два дисковых кулачка по отдельности функционально связаны с двумя элементами, отслеживающими профиль кулачка и взаимодействующими с каждым поршнем.
7. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий свечу зажигания, прикрепленную к каждому поршню и перемещающуюся совместно с ним.
8. Двигатель по п. 7, дополнительно содержащий электрод свечи зажигания, расположенный внутри каждого поршня, при этом электрод свечи зажигания простирается между упомянутой свечой зажигания и электродом поршневого пальца.
9. Двигатель по п. 8, дополнительно содержащий элемент передачи электрической энергии, который совмещен с поршневым пальцем в по меньшей мере одной точке во время перемещения поршня внутри цилиндра для передачи электрической энергии на упомянутый электрод поршневого пальца.
10. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий: неподвижную электрическую обмотку, и
по меньшей мере один магнит, установленный с возможностью перемещения с по меньшей мере одним дисковым кулачком, для выработки электрической энергии в результате окружного движения упомянутого магнита относительно упомянутой электрической обмотки.
11. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий кольцевое зубчатое колесо, установленное на упомянутом по меньшей мере одном дисковом кулачке.
12. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий воздушное продувочное окно, которое открыто в упомянутый по меньшей мере один цилиндр только тогда, когда упомянутый поршень находится в полностью выдвинутом положении или вблизи него.
13. Двигатель по п. 12, отличающийся тем, что воздушное продувочное окно расположено вблизи торца упомянутого по меньшей мере одного цилиндра, противоположного торцу, вблизи которого расположен выпускной клапан.
14. Двигатель по п. 10, отличающийся тем, что упомянутая неподвижная электрическая обмотка расположена внутри упомянутого неподвижного картера.
15. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый по меньшей мере один вращающийся дисковый кулачок опирается на шариковые/роликовые подшипники.
16. Двигатель по п. 10, отличающийся тем, что между неподвижным картером и неподвижной электрической обмоткой выполнена по меньшей мере одна линия подачи охлаждающей текучей среды.
17. Двигатель по п. 1, дополнительно содержащий электрический/магнитный выпускной клапан и компьютерный процессор, который осуществляет управление приведением в действие выпускного клапана.
18. Способ выработки энергии, включающий следующие операции: обеспечение наличия двигателя, содержащего:
неподвижный блок цилиндров двигателя, имеющий по меньшей мере один
цилиндр;
поршень, который может соосно перемещаться внутри каждого из упомянутых по меньшей мере одного цилиндра;
по меньшей мере один элемент, отслеживающий профиль кулачка и взаимодействующий с каждым поршнем;
по меньшей мере один вращающийся дисковый кулачок;
бесконечную рабочую поверхность кулачка, выполненную в дисковом кулачке, при этом по меньшей мере один элемент, отслеживающий профиль кулачка, функционально связан с упомянутой рабочей поверхностью дискового кулачка; и
неподвижный картер, в который помещены упомянутый блок цилиндров двигателя и упомянутый по меньшей мере один вращающийся дисковый кулачок; и
приведение во вращение упомянутого по меньшей мере одного дискового кулачка путем приведения в движение каждого поршня за счет сгорания.
19. Способ по п. 18, дополнительно включающий следующие операции: обеспечение наличия кольцевого зубчатого колеса, установленного на упомянутом
по меньшей мере одном дисковом кулачке; и
отвод механической энергии с кольцевого зубчатого колеса.
20. Способ по п. 18, дополнительно включающий следующие операции: обеспечение наличия неподвижной электрической обмотки;
обеспечение наличия по меньшей мере одного магнита, установленного с возможностью перемещения с по меньшей мере одним дисковым кулачком; и
выработка электрической энергии в результате окружного движения упомянутого магнита относительно упомянутой электрической обмотки.
21. Способ по п. 18, дополнительно включающий следующие операции: обеспечение наличия электрического/магнитного выпускного клапана; и обеспечение наличия компьютерного процессора, который осуществляет
управление приведением в действие выпускного клапана.
22. Способ по п. 21, дополнительно включающий следующие операции: изменение установки фаз газораспределения выпускного клапана на основании
введенных в компьютерный процессор данных.
23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что операция изменения установки фаз газораспределения выпускного клапана выполняется на основании по меньшей мере одного из следующих видов введенных данных: вид топлива, нагрузка двигателя, обратная связь датчика сгорания и обратная связь датчика выхлопа.
24. Способ по п. 22, дополнительно включающий операцию подачи топлива различных видов в упомянутый по меньшей мере один цилиндр для упомянутого приведения продуктами сгорания в движение упомянутого поршня, отличающийся тем,
что изменение установки фаз газораспределения выпускного клапана по меньшей мере частично осуществляют на основании вида топлива, подаваемого в упомянутый по меньшей мере один цилиндр.
= Углы наклона рабочей поверхности
Предварительное сжатие
\^_Ход поршня вниз
ВОСПЛАМЕНЕНИЕ
Воздух продувки/охлаждения
Выпускной клапан открыт
Диаметр цилиндра = 2,09 Ход поршня = 3,40 Ход = 1,62 х Диаметр
Ход поршня
ФИГ. ЗВ
-1 m
m -о
i >
m и
о Р
to "Ч
ГО О
к 3 S9
2. -о
СП Р
to X
0 m S го
1 5'
s го
э п
to m
03 i