Двигун внутрішнього згоряння та спосіб (варіанти) його експлуатації

УКРАЇНА (19) UA 01)32582 з С2 (51) 7 F02B19/00, 75/02 МІНІСТЕРСТВО ОСВ|ТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ДВИГУН ВНУТРІШНЬОГ О ЗГОРЯННІ ТА СПОСІБ (ВАРІАНТИ) ЙОГО ЕКСПЛУАТАЦІЇ (21)95125409 (22)23.06.1994 (24)15 02 2001 (31) 9313258.7, 9321126.6, 9403548 2 (32)26.06.1993, 13.10.1993, 24.02.1994 (33) GB, GB, G*B (86) PCT/ GB94/01354, 23.06.1994 (46) 15 02.2001, Бюл Ne 1* 2001 р (72)Mep prrfleH (GB) (73) КОВЕНТРСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ (GB), МЕРPITfl EH (GB) (56) Заявка Великобритании № 2246369 (57) 1 Двига тель внутреннего сгорания, содержа. щий, по меньшей мере, одну пару первого и вто рого ци линдро в, пр ичем пер вый цилин др имеет боль ши й рабочий объ ем, чем второ й ци лин др ; соответствующие первый и второй поршни, совер шающие возвра тно-поступа тельное движение в указанных цилиндрах; воздухоэаборное устройст во, сообщающееся с указанным первым ци линдром, выпускное устройство, сообщающееся с указанным первым ци линдром; устройство," за дающее зону горения, когда указанные поршни на хо дятся в'положении и х вн утренни х мертвы х то чек, перепускное устройство для обеспечения про хождения газового* потока; устройство задержки, для замедления потока топливно-воздушной сме си; первый исто чник топлива и приводное устрой ство для перемещения указанного второго порш н я , о тли ча ющий ся тем , что ук азанн ый втор ой поршень со держит приво дной шток и разделяет указанный второй ци линдр на первый объем, со держащий указанный приводной шток указанного второ го пор шня , и второй о бъем, на хо дя щий ся между указанными пер вым и вторым поршнями; указанная зона горения образована между указан ными первым и вторым поршнями и о хва ты вае т указанный второй объем; указанное перепускное устройство служит для обеспечения прохождения газового по тока из указанного первого объема во второй объем к концу такта сжатия указанного вто рого поршня; указанный первый источник топлива служи теля подачи топлива в указанны й пер вый объем; причем указанное при водное устрой ство для перемещения второго поршня включает уст ройство для удержания указанного второго порш ня в основном неподвижно в положении его внут ренней мертвой то чки и ли вблизи этого положе ния в течение, по меньшей мере, части рабо чего хода указанного первого поршня 2 Двига тель по п ункту 1, отличающийся тем, что второй поршень имеет головку с кромкой, которая радиально отстоит от смежной стенки указанного второ го цилиндра для образо вания между ними зазора; указанное перепускное устройство вклю чает устройство, которое сформировано на уда ленном о т пер вого цилин дра конце второ го ци линдра, и которое образует первый обводной ка нал вокр уг указанной кромки указанной голо вки второго поршня, когда второй поршень находится в положении своей внутренней мертвой точки или вблизи этого положения, при этом указанный за зор имее т такой размер , ко торый суще ственно ограничивает прохождение газов между указанной боко вой стенкой и ук азанно й голо вкой вто ро го поршня из упомянутого первого объема в указан ное пространство сгорания к концу такта сжатия, причем указанный зазор таким образом образует упомянутое устройство задержки 3 Двига тель по п ункту 1, отличающийся тем, что второй поршень имеет головку с кромкой, которая радиально отстоит от смежной стенки указанного второю ци линдр а для образо вания мвщр ними зазоре для обеспечения возможности прохожде ния газового потока между упомянутыми первым и вторым" объемами в течение всего хода второго поршня, причем указанный зазор образует указан ное перепускное устройство, а указанное устрой ство задержки выпо лнено с обеспе чением воз можности задания отношения относительного сжатия к объем у ин гре ссии , опреде ленны х для указанного первого и второго цилиндров, причем указанное отношение относительного сжатия к объему ингрессии равно или больше 1 '4 Дви га тель по пункту 1, отличающийся тем, что второй поршень имеет головку с кромкой, которая радиально отстоит от смежной стенки указанного второго цилиндра для образования между ними зазора для обеспечения возможности прохождения газового потока между указанными первым и вторым объемами в течение всего хода второго поршня, причем упомянутый зазор образует указанное перепускное устройство, а указанное устройство задержки включает соединительное устройство между указанными первым и вторым поршнями, которое при работе задает перепад давлений через указанный зазор для замедления потока топливновоздушной смеси из указанного первого объема в указанный второй объем до завершения такта сжатия указанного второго поршня. сч О о " см 00 ю см со 32582 5 Двигатель по пункту 1, отличающийся тем, что указанное перепускное устройство включает уст ройство, которое сформировано в конце указанно го второ го цилиндра , уда ленного о т указанного первого цилиндра, и которое о бразуе т первый обводной канал вокруг указанного второго порш ня, когда второй поршень находится в/или вблизи положения своей вн утренней мертвой точки , а указанное устройство задержки выполнено с обес печением задания отношения относительного сжатия к о бъему ин грессии , определенной для первого и второго цилиндров, причем указанное отношение о тносительного сжатия к объему ин грессии равно или больше 1 6 Двигатель по пункту 1, отличающийся тем, что указанное перепускное устройство включает уст ройство, которое сформировано на удаленном от первого цилиндра конце второго цилиндра и ко торое образуют первый обводной канал вокруг ука занного второго поршня, когда второй поршень на ходится в/или вблизи положения своей внутренней мертвой точки, а указанное устройство задержки включает соединительное устройство между ука занными первым и вторым поршнями, которое при работе задает перепад давлений через указанный зазор для замедления перемещения потока топливно-воздушной смеси из указанного первого объема в указанный второй объем до завершения такта сжатия указанного второго поршня 7 Двигатель по пункту 2, отличающийся тем, что указанное устройство задержки выполнено с обес печением дополнительного задания отношения относительного сжатия к объему ингрессии, опре деленного для первого и второго цилиндров, при чем указанное отношение относительного сжатия к объему ингрессии равно или больше 1 8 Двига тель по одном у из п унктов 2 , 5 , 6 и ли 7, отличающийся тем, что указанное первое обвод ное устройство представляет собой канавку, вы полненную в стенке второго цилиндра, проходя щую, по меньшей мере, по части периферии вто рого цилиндра 9 Двигатель по любому из пунктов 2, 3, 5, 7 или 8, отличающийся тем, что указанное устройство за держки дополнительно включает соединительное устройство между указанными первым и вторым поршнями, которое при работе создает перепад давлений через указанный зазор для замедления потока топливно-воздушной смеси из указанного первого объема в указанный второй объем до за вершения такта сжатия второго поршня 10. Дви гате ль по п ункту 1 , о тли чающий ся тем , что второй поршень имеет головку с кромкой, которая радиально отстоит от стенки второго цилиндра для образования между ними зазора для обеспечения возможности прохождения газового потока между упомянутыми первым и вторым объемами в течение всего хода указанного второго поршня; указанное перепускное устройство содержит указанный зазор и устройство, которое сформировано на удаленном от первого цилиндра конце второго цилиндра и которое образует первый обводной канал вокруг кромки указанной головки второго поршня, когда указанный второй поршень находится в/или вблизи положения своей внутренней мертвой точки, а указанное устройство задержки содержит соедините льное устройство между указанными первым и вторым поршнями, которое при работе создает перепад давлений через указанный зазор для обеспечения возможности прохождения потока топпивно-воздушной сме~ си из упомянутого первого объема в упомянутый второй объем, до завершения такта сжатия второго поршня 11 Дви га те ль по п унк ту 1 , о тличающий ся тем , что второй поршень имеет головку с кромкой, ко торая радиально отстоит о т смежной стенки ука занного второго цилиндра, для образования меж ду ними зазора для обеспе чения возможности прохождения газового потока между указанными первым и вторым объемами, в течение всего хода указанного второго поршня; указанное пе репускное устройство содержит указанный зазор и устройство, которое сформировано на удаленном от первого цилиндра конце второго цилиндра и ко торо е о браз уе т п ер вый обво дной канал вокр уг кромки указанной головки второго поршня, когда указанный второй пор шень находи тся в положе нии своей вн утренней мертвой точки или вблизи этого положения, а указанное устройство за держки выполнено с обеспечением возможности задания отношения относительного сжатия к объ ему ингрессии, определенных для указанного пер вого и второго цилиндров, причем указанное отно шение относительного сжатия к объему ингрессии равно или больше 1 12 Дви га те ль по п унк ту 1 , о тличающий ся тем , что указанное устройство задержки выполнено с обеспечением возможности задания отношения относительного сжатия к объему ингрессии, опре деленных для указанного пер вого и второго ци линдров, причем указанное отношение отно сительного сжатия к объему ингрессии равно или больше 1, и двига тель содержит соединительное устройство между указанными первым и вторым поршнями, которое выполнено таким образом, что при работе задает перепад давлений через ука занный зазор для замедления перемещения по тока топливно-воздушной смеси из упомянутого первого о бъема в упомянутый второй объем до завершения такта сжатия указанного второго поршня, при этом указанное перепускное устрой ство содержит устройство, которое сформировано на удаленном от первого цилиндра конце второго цилиндра и которое образует первый обводной ка нал вокруг кромки указанной головки второго поршня , ко гда указанный второй по р шень на ходи тся в/или вблизи положения своей вн ут ренней мертвой точки 13 Дви гатель по п ункту 12 , о тли чающийся тем, что второй поршень имеет головк у с кромкой, ко. торая радиально отстоит от стенки второго цилиндра для образования между ними зазора для обеспечения возможности прохождения газового потока между упомянутыми первым и вторым объемами второго цилиндра в течение всего хода указанного второго поршня, причем перепускное устройство включает указанный зазор. 14 Двигатель по одному иэ пунктов 4, 6, 9,10 или 1 2, о тли чающи йся тем, что указ анно е со еди нение между первым и вторым поршнями являет ся механическим соединением. 15 Двига тель по одном у из п ункто в 10-13, о тли чающийся тем, что указанный первый обводной 32582 канал представляет собой канавку, выполненную в стенке второго цилиндра, проходящую.по меньшей мере, по части периферии указанного второго цилиндра. 16. Двига тель по п ункту 8 или 15, отли чающийся тем, что указанный первый обводной канал огра ничен резким или постепенным расширением от верстия указанного второго цилиндра. 17. Двига тель по п ункту 8 или 15, отли чающийся тем, что указанная канавка, выполненная в стенке второ го цилин дра , и указанная кромка голо вки второго пор шня выполнены таким ббразом, что при взаимодействии образуют расходя щийся за зор для обеспечения смешивания топливно-воздушной смеси, пере текающей во вто рой объем второгО|Цилиндра, с воздухом в указанном втором объеме. * 16 Двига тель по одному из пунктов 2-17, отличающийся тем, что он дополнительно включае т устройство, которое сформировано на ближнем к первому цилиндру конце указанного второго цилиндра, и которое образует второй обводной канал вокруг указанного второго порїшя, когда указанный второй поршень находится в/или вблизи положения своей внешней мертвой точки 19. Дви га тель по п ункту 18 , о тли чающий ся тем, что указанное устройство, образующее второй об водной канал, имеет осе вую длин у боль ше, чем толщина кромки указанной головки второго поршня 20. Дви гате ль по п ункту 18 или 19 , отличающий ся тем, что указанное устро йство, о браз ующее второй обводной канал, предста вляет собой ка навку, выполненн ую в стенке второ го цилиндра, проходящую, по'меньшей мере, по части перифе рии указанного второго цилиндра. 21. Дви га тель по п унк там 18 , 19 или 20 , о тли чающийся тем, что указанное устройство , о бра зующее второй обводной канал, ограничено рез ким или постепенным расширением отверстия указанного «второго цилиндра. 22. Дви га те ль по одном у из п унк то в 1 -21 , отли чающийся тем , что указанный шток указанн ого второго поршня плотно посажен с возможностью ^осевого перемещения в отверстии головки цилиндра двигателя. 23. Дви гатель по одном у из п унктов 1 - 22, отли чающийся тем , что указанный шток указанн ого второго поршня уплотнен и имеет возможность осе вого перемещения в отверстии головки цилиндра двигателя, а сам двигатель дополнительно содер жит канальное устройство, соединяющее указанное отверстие с воздухозаборным устройством для по дачи газов утечки из указанного отверстия в указан ное воздухозаборное устройство 24. Дви гате ль по одном у из п ункто в 1 - 23, отли чающий ся тем, что он содержи т устройство для вызы вания за ви хрения в газо вом по токе между указанными первым и вторым цилиндрами. 25. Дви га тель по п ункту 24 , о тли чающий ся тем, что указанное устройство для вызывания зави х рения в газовом по токе между указанными пер вым и вто рым цилин драм и , содержи т выступ , сформированный на голо вке указанного первого поршня, и выполненный таким образом, что выс тупае т в указанный второ й цилин др, ко гда пер вый пор шень при ближается к своей вн утренней мертвой точке. 26. Дви га тель по п унк ту 25 , о тли чающи йся тем, что указанный выступ имеет отверстие для нап равления стр уи указанного газово го по тока в за данном направлении 27. Дви га тель по п ункту 24 , о тли чающий ся ~эм, что указанное устройство для вызывания завихре ния в газовом потоке между указанными первым и вторым цилиндрами содержит сужение между эти ми цилиндрами, причем указанное сужение имеет отверстие для направления стр уи указанного га зового потока в заданном направлении. 28. Дви гате ль по одном у из п ункто в 1 - 23, отли чающийся тем, что он дополнительно со держит перегородку между первым и вторым цилиндрами, причем указанная перегородка имеет о твер стие для направления струи указанного газового потока в заданном направлении. 29 Двигатель по одному из пунктов 1 - 28, отличающийся тем, что первый истдчник топлива является топливной форсункой низкого давления, которая расположена таким образом, что во время процесса сгорания она защищена указанным вторым поршнем 30. Двига тель по о дному из п унктов 1 - 29 , о тли-; чающийся тем, что первый источник топлива является форсункой для жидкого топлива. 31 Дви гатель по одном у из п унктов 1 - 29, отли чающийся тем, что первый источник топлива яв ляется форсункой для газообразного топлива. 32 Дви га тель по одном у из п унк тов 1 -31 , отли чающийся тем, что он со держит устрой ство за жигания для зажигания топлива в указанной зоне горения 33 Дви га тель по п ункту 32 , о тли чающий ся тем, что указанное устройство зажигания содержит свечу зажигания, запальную свечу или любое дру гое Средство зажигания. ' 34. Дви га тель по пунк там 32 и 33, о тли чающийся тем, что указанное устройство зажигания содержит слой каталитиче ского материала, расположенный в заданном месте в зоне горения. 35. Двига тель по п ункту 8 или 15, отли чающийся тем, что имеет устройство зажигания, содержащее свечу зажигания, расположенную в углублении в упомянутой стенке указанного меньшего ци линдра, при этом указанное углубление о ткрыто внутрь указанного первого обводного канала. 36. Двигатель вн утреннего сгорания по одному из пунктов 1 - 35, о тлича ющийся тем, что он со дер жит второй источник топлива в виде форсунки для жидкого топлива высокого давления, которая рас положена так, что когда второй поршень находит ся в/и ли вблизи положения своей вн утренней мертвой точки указанный второй источник топлива может подать в указанн ую зон у горения порци ю топлива под давлением дополнительно к топливу, подаваемом у в указанный пер вый о бъем по с редством указанного первого источника топлива. 37 Дви гатель вн утреннего сгорания по пункту 36, отли чающий ся тем, что он соде ржит устройство для упра вления указанным первым источником топлива с целью подачи в указанный первый объ ем второ го ци линдра части обще го ко личе ства топлива, которое должно быть подано, начиная и заканчивая моментом , когда указанный второй поршень находи тся в определенных положениях от своей вн утренней мертвой точки, и для упра в 32582 ления указанным вторым источником топлива с целью подачи оста вшейся части обще го количества топлива внутрь указанной зоны горения, когда указанные первый и второй лоршни находятся в/или вблизи положений своих вн утренних мертвых точек 38. Двигатель внутреннего сгорахия по одному из пункто в 1 - 3 5, о тли чающийся тем , что пер вы й источник топлива является топливной форсункой высокого давления, установленной в стенке ука занного второго цилиндра для подачи топлива не посредственно в упомянутые первые и вторые объемы указанного второго цилиндра 39. Двигатель внутреннего сгорания по пункту 38, отличающийся тем, что он содержит устройство для управления указанной топливной форсункой высокого давления, с целью подачи вн утрь упо мянутого первого объема второго цилиндра пор ции общего количества топлива, которое должно быть подано, начиная и заканчивая моментом, ког да второй поршень находится в заданном положе нии в удалении от внутренней мертвой точки, при чем оставшаяся чавть общего количества топлива подается в зону горения, когда указанные первый и второй поршни находятся в/или вблизи положе ний своих внутренних мертвых точек 40. Двигатель внутреннего сгорания по пункту 39, отличающийся тем, что устройство для управле ния указанной топливной форсункой высокого дав ления способно подавать полную порцию топлива двумя или более порциями либо в основном неп рерывно при постоянном или переменном расходе топлива в течение заданного периода времени та ким образом, что первая указанная порция топли ва подается в упомянутый первый объем указан ного второ го цилин дра во время так та .вп уска и/или такта сжатия указанного меньшего поршня, а указанная дополнительная порция топлива по дается в указанн ую зон у горения в течение пе риода, начинающегося в начале либо после ингрессии. * 41. Двигатель внутреннего сгорания по одному из пунктов 1 - 40, о тлича ющийся тем, что ввер х по течению указанного воздухозаборного устройства, сообщенного с первым цилиндром, расположен клапан переменного проходного сечения для обеспечения возможности ограничения подачи воздуха в указанный первый цилиндр. 42 Двигатель внутреннего сгорания по одному из пунктов 1 - 35 , о тличающийся тем, что ввер х по течению воздухозаборного устройства, сообщенного с первым цилиндром, расположен клапан переменного проходного сечения для обеспечения возможности ограничения подачи воздуха в указанный первый цилиндр, а в указанном воздухозаборном устройстве указанного первого цилиндра предусмотрен второй источник топлива для снабжения воспламеняемой от искры топливно-воздушной смеси с целью работы двигателя в режиме БДИЗ. 43. Двигатель по одному из пунктов 1-31, отличающийся тем, что он дополнительно содержит' второй источник топлива для подачи топлива в указанный первый цилиндр; клапан переменного проходного сечения, расположенный вверх по течению от указанного воздухозаборного устройства первого цилиндра, который сообщен с указанным s первым цилиндром для обеспечения возможности ограничения подачи воздуха в указанный первый цилиндр, устройство зажигания для зажигания топлива в указанной зоне горения; управляющее устройство для управления указанным устройством зажигания и устройство для обеспечения того, чтобы достигаемые значения давления и температуры в указанном пространстве сгорания вблизи конца такта сжатия были ниже значений, необходимых для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива. 44. Дви гате ль по п ункту 43 , о тли чающийся тем, что указанное устройство зажигания включает свечу зажигания, расположенную в полости в ука занной стенке упомянутого меньшего цилиндра. 45 Двигатель внутреннего сгорания по пункту 43, отличающийся тем, что он содержит управ ляющее устройство для управления указанными первым и вторым источниками топлива, и указан ное клапанное устройство переменного проходно го сечения для изменения режима рабо ты дви гателя между режимом БДИЗ, в котором указан ный первый источник топлива бездействует, а ука занное клапанное устройство переменного про ходного сечения управляет топливно-воздушной смесью, подаваемой вн утрь указанного первого цилиндра с тем , чтобы смесь бы ла в о сновном стехиометрической, и режимом ИВС, при котором указанный второй источник топлива бездействует, а указанный клапан переменного проходного се чения открыт 46 Двигатель по одному из пунктов 1-35 или 41 45, отлича ющийся тем, что работа на холостом хо ду дви га те ля может совер шать ся п утем вве дения топли ва из указанного перво го источника топлива вн утрь воздуха, подаваемого к упомяну тому первом у объему указанного второго ци линдра; указанную смесь ингрессируют в указан ную зону горения после подачи дросселированно го количе ства реального воздуха только вн утрь указанного первого цилиндра для ограничения температуры сжатия ниже величины, при которой происходит воспламенение от сжатия, и указан ную смесь воспламеняют свечой зажигания, когда указанный поршень находится в соответствующем положении относительно своей внутренней мерт вой точки 47. Дви гатель по одном у из п унктов 1 -4 6 , о тли чающий ся тем, что зона горения включае т упо мянутый второй 48. Двига тель по одном у из п унктов 1 - 46 , о тли чающийся тем, что упомянутый второй объем со держит в себе зону горения. 49. Двига тель по одном у из п унктов 1 - 48 , о тли ча ющий ся тем , что указан ное устро йство для удержания второго поршня выполнено таким об разом, что обеспе чи вае т удержание указанного второго поршня в основном неподвижно в/или вблизи положения его внутренней мертвой точки в течение, по меньшей мере, части рабочего хода и такта выпуска указанного первого поршня. 50 Двигатель по одному из пунктов 1 - 49, отличающийся тем, что указанное приводное устройство выполнено таким образом, что перемещает указанный второй поршень на меньшей части его хода, чем указанный первый поршень в течение первой ча сти такта сжатия ук азанно го второ го 32582 поршня и ускоряет указанный второй поршень на последней части такта сжатия для того, чтобы указанные первый и второй поршни пришли в основном одновременно в положения своих внутренних мертвых точек. 51. Дви га тель по п ункту 50 , о тли чающий ся тем, что указанный второй поршень имеет устройство смещения, толкающее указанный второй поршень к его положению вн утренней мертвой точки; ука занное приводное устройство включает к улачок для перемещения указанного второго поршня; ука занный кулачок имеет профиль, позволяющий ему выйти из зацепления с указанным вторым порш нем на части его угло вого перемещения и обеспе чить ускорение указанному втором у пор шню на последней части такта сжатия. 52. Дви гате ль по одном у из п ункто в 1 - 50, отли чающийся тем, что указанное приводное устрой ство включает кулачки для приведения в действие указанного второго поршня. 53. Дви гате ль по одном у из п ункто в 1 - 52, отли чающийся тем, что указанное приводное устрой ство выполнено таким образом, что перемещае т указанный второй поршень на его такте вп уска во время как рабочего хода, так и такта вп уска ука занного первого поршня. 54. Дви гате ль по одном у из п ункто в 1 - 52, отли чающийся тем, что указанное приводное устрой ство выполнено таким образом, что перемещае т второй поршень на его такте вп уска пока указан ный первый поршень перемещается на его такте впуска. 55. Дви гате ль по одном у из п ункто в 1 - 54, отли чающий ся тем, что он дополнительно содержит устройство для удержания указанного второго поршня в о сновном в положении его вн утренней мертвой то чки во время каждо го цикла р або ты указанного первого поршня, тем самым давая воз можность двигателю работать в качестве обычно го двигателя. 56. Дви гате ль по одном у из п ункто в 1 - 55, отли чающийся тем, что указанное приводное устрой ство включает электрическое, пневматическое или гидравлическое приводное устройство. 57. Способ эксплуа тации двига теля вн утреннего сгорания, который включает операции: введения первого предвари тельно выбранного количества топлива вн утрь перво го объема, содержаще го , приводной шток второго поршня, указанного вто-' рого цилиндра во время такта вп уска и/или такта сжатия указанного второго поршня; введения вто рого выбранного количества топлива вн утрь пер во го цилин дра во вр емя так та вп уска пер во го поршня для по дачи предвари тельно выбранной топли вно-воздушной смеси в указанный первый ' цилиндр; подачи энергии зажигания в указанную зону горения, образованную между первым и вторым поршнями, после начала ингрессии и до ее окончания для воспламенения части ингрессируемого топлива с тем, чтобы вызвать зажигание указанной топливно-воздушной смеси предварительно введенной внутрь указанного первого цилиндра. 58. Способ по пункту 57, отли чающийся тем, что указанная предварительно выбранная топливнсвоздушная смесь в первом цилиндре беднее, чем стехиометрическая. 59 Способ по п ункту 57 , о тли чающийся тем, что предварительно выбранная топливно-воздушная смесь в указанном первом цилин дре я вляе тся в основном стехиометрической. 60 Способ эксплуа тации дви га теля вн утреннего сгорания, который включа'е т операции: вве дения пер во го предвари те льно выбранн ого ко личества топлива во вн утрь первого объема, со держаще го при водной шток второ го пор шня , ук аза нно го вто ро го ци ли ндра во время так та вп уска и /и ли так та сжа тия указа нно го второ го поршня; подачи энергии зажигания во внутрь ука занной зоны горения, образо ванн ую между пер вым и вторым поршнями, после начала ингрессии и до ее окончания для во спламенения части ингрессир уемого топлива с целью по вышения тем пературы и давления в указанной зоне горения до уро вней , до ста то чны х для восп ламенения по с^ редством сжатия остатка ингрессируемого топлива. 61. Способ по п ункту 60, о тли чающийся тем, что в дальнейшем вво дят предварительно выб ранное количество топли ва в указанный первый цилиндр во время такта впуска указанного перво го поршня, пока регулир уют количество воздуха, по да ваемое во вн утрь указа нно го п ер во го ци линдра, для о беспечения заранее заданного со отношения топливно-воздушной смеси в указан ном первом цилиндре. 62. Способ по пункту 61, отли чающийся тем, что заранее выбранная топливно-воздушная смесь является в основном стехиометрической. 63. Способ по п унк там 60 , 61 или 62 , о тличаю щийся тем, что воздух, вп ускаемый в первый ци линдр, дро сселир уют для ре гулиро вания конеч ных значений температуры и да вления до уро вчней, недостато чных для того, чтобы вызва ть вос-. пламенение от сжатия до подачи энергии зажигания вовнутрь указанной зоны горения. 64. Способ по о дном у из п унк тов 60 - 63 , о тли чающийся тем, что первое предварите льно выб ранное количество топлива воспламеняют о т ис кры для генерирования указанной энергии зажига ния. 65. Способ по о дном у из п унк тов 60 - 63 , о тли ча ющийся тем , что ука занн ое пер вое пр едва рительно выбранное количество топлива воспла меняют посредством сжатия для генерирования указанной энергии зажигания. 66. Способ по о дном у из п унк тов 60 • 6 4, о тли чающий ся тем, что он дополнительно включае т впрыскивание второго предварительно выбранно го количества жидкого топлива под высоким дав лением вовнутрь указанной зоны горения к концу такта сжатия второго поршня для воспламенения посредством сжатия. 67. Способ по п ункту 66 , о тли чающийся тем, что указанное первое предварительно выбранное ко личество топлива впрыскивают вовн утрь указан н о го п ер во го о бъема указ анн о го второ го ци линдра во время Такта впуска указанного второго поршня. 68. Способ по п унк ту 66 или 67 , о тличающийся тем, что указанное второе топливо являе тся низ кооктановым или высокооктановым, а указанное первое топливо являе тся ле тучим вы сокоокта новым топливом. 32582 69 Способ по пункту 68, о тличающийся тем, что первым топливом является бензин 70 Способ по пункту 68, о тличающийся тем, что указанным вторым топливом является дизельное 71 Способ по о дном у из п унктов 60 - 70 , отли чающийся тем, что так т вп уска указанного вто рого пор шня выпо лняют на , по меньшей мере, части тактов рабочего хода и такта вп уска указан ного первого поршня 72. Способ по пункту 71, отличающийся тем, что такт впуска указанного второго поршня выполняют по существу на всех рабочих ходах и тактах впуска указанного первого поршня. 73 Способ по о дном у из п ункто в 60 - 72 , отли чающийся тем, что такт сжатия указанного вто рого пор шня имеет место по существу на всем такте сжатия указанного первого поршня. 74 Способ по о дном у из п унктов 60 - 73 , отли чающийся тем, что со храняют неподвижное сос тояние ук азанно го второ го пор шня в е го вн ут ренней мертвой то чке по существу на всем ра бочем ходе указанного первого поршня 75 Способ по о дном у из п унктов 60 - 70 , отли чающийся тем, что со храняют неподвижное сос тояние второго поршня в его внутренней мертвой точке по существу на всех тактах впуска и рабочих ходах указанного первого поршня Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания "Сегрегированный двигатель" - это двигатель, в которое топливо не начинает смешиваться с объемом воздуха, всасываемого двигателем, пока не наступит почти конец такта сжатия, непосредственно перед зажиганием Известны различные двигатели внутреннего сгорания, которые можно классифицировать как сегрегированные двигатели, известные, например, из заявок GB-A-2155546, GB-A-2186913, GB-A-2218153, GBА-2238830, GB-A-2246394 и GB-A-2?61028 Эти двигатели в настоящее время известны в литературе как двигатели Мерритта Дизельный двигатель также является сегрегированным двигателем тогда как бензиновый двигатель с искровым зажиганием (БДИЗ) осуществляет сжатие предварительно смешанной смеси топлива и воздуха Важной характеристикой сегрегированных двигателей, таких как дизельные двигатели и двигатели Мерритта является локализация топлива вдали от воздуха до момента, непосредственно предшествующего зажиганию, и быстрая подача топлива внутрь камеры сгорания почти в конце такта сжатия Двигатели Мерритта используют так называем'ую систему управления сгорания Мерритта (СУСМ), которая представляет собой последовательность процессов, предназначенных для ускорения сгорания в поршневом двигателе вн утреннего сгорания В этом отношении она подобна другим родственным системам управления сгоранием, таким как дизельная, Отто или БДИЗ. СУСМ может управляться несколькими устройствами, которые описаны в вышеупомянутых более ранних патентны х описаниях СУС М характеризуется сегрегацией, по меньшей мере, части топлива, подаваемого в двигатель во втором меньшем цилиндре, содержащим некоторое количество воздуха и имеющим меньший поршень, и впуском топлива в меньший цилиндр во время такта всасывания и/или сжатия большого поршня. Топливо остается сегрегированным (отделенным) от объема воздуха до тех пор, пока не произойдет ингрессия вблизи конца такта сжатия обоих поршней Такая схема дает топливу достато чно времени для испарения в некотором количестве воз духа перед началом сгорания, в отличие от дизельного сегрегированного двигателя где жидкое топливо сначала впрыскивают в воздух непосредственно перед моментом зажигания В системе СУСМ меньший цилиндр используют в качестве испарительного цилиндра, а меньший поршень используют в качестве топливоподающего поршня. Таким образом меньший цилиндр можно рассматривать в качестве цилиндра управления топливом Больший цилиндр принимает незадросселированный и не содержащий топлива воздух, и больший поршень используют для сжатия воздуха Нижеприведенные термины, которые используются в описании, имеют следующие значения. Топливный коэффициент (F) - отношение количества топлива, фактически подаваемого в двигатель, к количеству топлива, необходимого для расходования кислорода, присутствующего в массе воздуха, необходимой для заполнения комбинированного рабочего объема как большего, так и меньшего цилиндров при недросселированном всасывающем воздухопроводе. Воздух,- этот термин относится к любой подходящей смеси кислорода с другими, обычно инертными, газами а также к чистому кислороду для сгорания с газообразным или жидким (т.е. испаренным жидким) топливом Он может содержать рециркулированные выхлопные газы, картерные газы и небольшую часть углеводородных веществ, присутствующи х в рециркулированных газах двигателя внутреннего сгорания БДИЗ - обычный бензиновый двигатель с искровым зажиганием Процесс искрового воспламенения от сжатия частично испарившегося топлива смешанного с воздухом, который запускают искрой. Положение внешней мертвой точки - положение поршня, когда он меняет свое направление движения при создании наибольшего объема в его цилиндре Положение внутренней мертвой точки - положение поршня, когда он меняет свое направление движения при создании наименьшего объема в его цилиндре. Такт покоя (выстоя) • интервал времени, в течение цикла работы двигателя, при котором меньший поршень остается неподвижным. СЭТД - среднее эффективное тормозное давление на больший поршень. ТОПЛИВО 6 32582 Следующие термины, которые используются здесь в' отношении известного уровня техники, имеют следующие значения* Ингрессия - движение топливно-воздушной смеси под воздействием меньшего поршня, которое характерно для двигателей Мерритта, из второго цилиндра в зону горения Сегрегация - заключение в пределах меньшего цилиндра топлива, подарного в меньший цилиндр, до начала ингрессии Описание известного уровня техники Дизельный двигатель. По конструкции впрыска топлива и смешиванию топлива и воздуха, дизельный двигатель может быть выполнен в тре х конструктивных схемах, которые хорошо известны специалистам и класси фициро ваны как сле дующие : 1. Дизельный дви га тель с непосредственным впрыском (известный как НВ); 2. Дизельный двигатель с предкамерным впрыском (известный как ПВ); 3. Дизельный двигатель с промежуточным впрыском или с предкамерным впрыском и поршневым перекрытием (упомянутый далее как ПрВ). Дизельный двигатель с НВ имеет открытую камеру сгорания, сформированную в головке поршня. Воздух подают в цилиндр через вводной канал и впускной клапан, где ему придают ви хревое движение Жидкое топливо впрыскивают через топливную форсунку несколькими стр уями в камеру сгорания, где находящийся в вихревом движении воздух смешивается с ним до и во время процесса сгорания. Дизельный двигатель с ПВ имеет отдельную полузакрытую камеру сгорания, связанную с цилиндром через отверстие. Э то отверстие придает ви хревое движение воздуху, поступающему в камеру сгорания во время такта сжатия, а топливо впрыскивают внутрь камеры сгорания через форсунку, которая обычно является форсункой осевого типа, применяемая при давлениях в топливопроводе примерно 100 бар и менее. Во время рабочего хода горячие газы вы ходят из указанного отверстия с высокой скоростью, что способствует смешиванию несгоревшего топлива с дополнительными объемами воздуха , находящимися в паразитных объемах, в особенности, в клапанных полостях и в мертвом пространстве над поршнем Конструкция дизельного двигателя с ПрВ описана в патентных описаниях GB-A-0241398, GB-A-0361202 GB-A0523137, GB-A-2088952 и други х В этой конструкции используется выступ на поршне, который входит в большое отверстие в камере сгорания. Этот выступ имеет меньшее отверстие, которое имеет то же назначение, что и отверстие в описанном дизельном двигателе с ПВ При данной схеме выполнения двигатель ведет себя как дизельный двигатель с ПВ, когда поршень достигает позиции вблизи положения внутренней мертвой точки, а во все остальное время ведет себя как дизельный двигатель с НВ. Двигатель Мерритта. Двигатель Мерритта в его основном чистом виде - это сегрегированный двигатель подобный дизельному двига телю, но имеющий очень важные отличия. Некоторый малый объем воздуха смешивают со всем топливом в меньшем втором цилиндре в течение большей части рабочего цикла двигателя, позволяя топливу испаряться до начала ин грессии. Ингрессия в камере сгорания происходит через большее отверстие, при этом сгорание протекает быстрее и без задержки Что касается системы управления сгоранием Мерритта, то она может быть использована сама по себе как чистая СУСМ для обеспечения высокого термического КПД, в особенности при частичной нагрузке, или она может быть использована в комбинации с системой управления сгоранием БД ИЗ. В последнем случае это позволяет создать двигатель, который может сочетать как большую мощность при полной нагрузке, так и высокий термический КПД при частичной нагрузке. СУСМ также можно сочетать с дизельной системой управления сгоранием для создания двигателя, использующего дизельное топливо и имеющего увеличенную мощность при более низком уровне выделения продуктов сгорания по сравнению с обычным дизельным двигателем. Система сгорания Мерритта может значительно улучшить термическую ЭДС двигателя при его использовании в транспортных средства х при езде по городу по сравнению с БДИЗ и имеет менее опасный уровень содержания вредных ве ществ в вы хлопных газах автотранспорта. Пример исполнения известного дви гателя Мерритта подробно описан в патентной заявке Великобритании GB-A-2246394. Двигатель Мерритта имеет конструктивное исполнение, которое обеспечивает работу гибридного Мерритта/БДИЗ двигателя использующего воспламенение от сжатия, запускаемое искрой /ВСЗИ/. Двига тель содержит меньший поршень, установленный на головке большего поршня. Меньший поршень включает шток и головку. Шток меньшего поршня имеет криволинейный профиль для вызывания завихрения воздуха, поступающего в зону горения из большего цилиндра, и завихрения топливно-воздушной смеси вслед за ингрессией (т.е . движения топливно-воздушной смеси) в пространство сгорания. Пространство сгорания заключено между штоком меньшего поршня и стенкой меньшего цилиндра. Форма и размер указанного штока выбраны такими, чтобы обеспечить объем сгорания соответствующего размера и формы. Следует отменить, что головка меньшего поршня имеет кромку с осе-. вой толщиной, которая значительно меньше, чем осевое расстояние между головками меньшего и большего поршней . Головка меньшего поршня имеет цилиндрическую периферийную кромку, которая сле гка отстои т о т стенки меньшего цилиндра для образования средства торможения в виде кольцевого зазора. Верхний конец меньшего цилиндра имеет периферийную канавку, которая образует обводной канал для обеспечения ингрессии, как описано ниже. Верхний край меньшего цилиндра снабжен вторым впускным клапаном и дроссельной заслонкой. Первая топливная форсунка предназначена для подачи жидкого топлива во впускной канал. Дроссельная заслонка регулирует количество воздуха, проходящего через впускной канал независимо от количества топлива подаваемого первой топливной форсункой. Вторую топливн ую форсунку используют в режиме БДИЗ, а дроссельный клапан работает совместно со свечой зажигания также в режиме БЛИЗ. Во время такта впуска двигателя, работающе го в режиме Мерритта, воздух поступает 32582 сии Свеча зажигания создает искру для начала процесса ВСЗИ В отли чие от БДИЗ или дизельного двигателя, который могут использовать только один метод зажигания, двигатель Мерритта может использовать как метод искрового зажигания, так и метод воспламенение от сжатия в зависимости от его конструкции и используемого топлива. Испаряя, по меньшей мере, часть топлива до ингрессии двигатель Мерритта может использовать искровое зажигание, как описано выше. Путем сегрегирования топлива от большей части воздуха двигатель Мерритта может использовать процесс воспламенения, известный как воспламенение от сжатия Будучи сегрегированным двигателем, двигатель Мерритта вполне пригоден для использования воспламенения от сжатия с целью зажигания соответствующего топлива . Воспламенение от сжатия возможно, так как топливо еще недостаточно смешано с воздухом (т.е. смесь слишком обогащенная) для спонтанного воспламенения в течение большей части процесса ингрессии, даже тогда, когда используются большие степени сжатия В дизельном двигателе, который также является сегрегированным двигателем, время начала зажигания определяется временем начала впрыска топлива в зону горения В известных двигателях Мерритта регулирование времени зажигания осуществляе тся путем регулирования времени начала ингрессии или путем регулирования времени возникновения искры для запуска ВСЗИ. В двигателях Мерритта, использующих высокие степени сжатия и соответствующее топливо, воспламенение от сжатия может происходить без искры в тот момент времени, когда пары топлива начинают поступать в зону горения воспламенения и встречаются там с очень горячим воздухом. Сегрегированный двигатель, такой как двигатель Мерритта, также может быть запущен катализатором, например, платиновым, установленным на стенках камеры сгорания как описано в некоторых более ранних патентных описаниях таких как GBА-2155546 и GfB-A-2186913. Возможность выбора метода зажигания также позволяет сделать конкретный выбор из широкого ряда топлив, включая бензин и дизельное топливо Выбор конкретного топлива в сочетании с выбранной степенью сжатия может определить метод зажигания, используемый в двигателе Мерритта Например, дизельное топливо или низкооктановый бензин может быть зажжен путем воспламенения от сжатия, когда выбрана высокая степень сжатия, тогда как высокооктановый бензин в сочетании с низкой степенью сжатия может воспламеняться от искры. Искровое зажигание в двигателе Мерритта при ВСЗИ не требует окончания процесса смешивания всего топлива и воздуха, поскольку при этом процессе требуется воспламенить лишь часть топлива. При этом, данный процесс запускает последующее зажигание оставшегося топлива путем воспламенения от сжатия по мере его ингрессии в зону горения. Устройство двигателя Мерритта, известное из заявки GB-A-2246369, использует метод гибридизации с ВСЗИ для преодоления трудностей, связанных с удовлетворением установленных в больший цилиндр через впускной канал Воздух также поступает в меньший цилиндр через открытый клапан вместе с топливом из первой топливной форсунки Перепад давления на головке меньшего поршня в ранней фазе такта сжатия может регулироваться дроссельной заслонкой и временем закрытия второго впускного клапана Это, в свою очередь, влияет на выбор времени ингрессии содержимого меньшего цилиндра в зоне горения вблизи положения внутренней мертвой точки меньшего поршня к концу такта сжатия Время начала ингрессии может, в свою очередь, управлять временем опережения зажигания испарившегося топлива за счет сжатия, когда топливно-воздушная смесь в меньшем цилиндре встречается с более горячим воздухом, подаваемым большим поршнем в зону горения во время такта сжатия Ширина периферийной канавки, выполненной на верхнем конце меньшего цилиндра, в осевом направлении больше, чем толщина кромки головки меньшего поршня, благодаря чему образуется увеличенный зазор, необходимый для ингрессии топливно-воздушной смеси вокруг головки Упомянутая периферийная канавка также образует объем мертвого пространства в меньшем цилиндре и этот мертвый объем может влиять на время ингрессии путем образования дополнительного объема в меньшем цилиндре во время такта сжатия В двигателе также присутствуют выпускной клапан и выпускное отверстие, которые связаны с большим цилиндром Схема "открытой" зоны горения в известном двигателе Мерритта обеспечивает доступ непосредственно в зону горения через свечу зажигания Свеча зажигания пропущена через стенку меньшего цилиндра После того как часть топлива уже начала ингрессировать в зону горения, его воспламеняют искрой, давление и средняя температура газа в зоне горения повышаете^ Это приводит к тому, что остаток испарившегося топлива, который npo-v должает ингрессировать в пространство сгорания, смешивается с находящимся там воздухом, восп ламеняе тся о т сжа ти я даже е сли пер во начальный факел пламени не в состоянии пересечь все пространство сгорания Этот процесс зажигания характеризуют как воспламенение от сжатия, зажигаемое искрой (ВСЗИ). Для достижения ВСЗИ система двигателя может работать с геометрическими степенями сжатия , которые недоста то чны, чтобы вызва ть . воспламенение от сжатия в ранние моменты ингрессии конкретно выбранного топлива С другой стороны, дроссельная заслонка 83 может быть использована для регулирования конечных значений давлениий сжатия и температур. Например, для бензина степень сжатия может быть снижена до величины, Например, 10:1 для воспламенения от сжатия зажигаемого искрой. Однако, если бы было использовано воспламенение от сжатия само по себе с таким топливом, то могла бы потребоваться степень сжатия, например, 18*1 Вторым требованием является то, чтобы устано вить свечу зажигания в таком месте, где бы она соприкасалась с парами топлива, пока топливо смешивается с воздухом в пространстве сгорания в ранней стадии процесса ингрес 8 32582 нормативных требований, касающихся допустимого уровня содержания NOX в выхлопных газах. Путем введения свечи зажигания в камеру сгорания, а также дополнительной топливной форсунки или карбюратора и дроссельной заслонки во впускном коллекторе описанный выше двигатель Мерритта может быть приведен в действие любым из двух способов: 1) как обычный сте хиометриче сккй бензи новый двигатель с искровым зажиганием, который совместим с трехступенчатым каталитическим преобразователем при верхнем значении СЭТД, или 2) как чистый двигатель Мерритта в среднем и нижнем диапазоне СЭТД с незначительным со держанием NOX в выхлопных газах. Ме тод ВСЗИ довольно привлекателен для гибридного Мерритт/БДИЗ двигателя, поскольку свеча зажигания уже присутствуе т в камере сгорания. Переключение между режимами работы БДИЗ и Мерритта осуществляется автоматически при помощи электронной системы управления" двигателем, так что при высоких значениях СЭТД или высоких нагрузках на двигателе он работает как БДИЗ, тогда как при средних к низких значениях СЭДТ он работает как чистый двига тель Мерритта без выброса NOx и с гораздо большим термическим КПД. Приведенное выше описание показывает, что система управления сгоранием двигателя Мерритта обеспечивает связь между двумя другими общепринятыми системами зажигания - ди* зельного двигателя и БДИЗ. Подобно дизельному, двигатель Мерритта является сегрегированным двигателем, но подобно БДИЗ он позволяет топливу испариться до его впуска в зону горения. Как и дизельный двигатель, он может использовать искровое воспламенение от сжатия или как БДИЗ . он может использовать искровое воспламенение, но в сочетании либо с высокими, либо с низкими значениями степени сжатия. Он может использовать либо бензин, либо дизельное топливо. Наиболее важным является то, что он может работать при значениях термического КПД равных или больше чем значения для дизельного двигателя, в особенности при частичной нагрузке, но благодаря присущему ем у быстром у процессу сгорания, он может достичь уровней удельной мощности БДИЗ более близко, чем это может дизельный двигатель. Как и дизельный двигатель, двигатель • .Мерритта может использовать турбонаддув и ли любой другой способ подачи сжатого воздуха без необходимости снижения его геометрической степени сжатия. Дви гатель Мерритта являе тся недросселированным двигателем, но в о тли чие от дизельного дви гате ля он не нуждается в си стеме впрыска топлива высокого давления, поскольку топливо поступае т в меньший цилиндр двига теля Мерритта во время фазы низкого давления цикла работы двигателя перед тактом сжатия и до начала после дующе го процесса сго рания. Такт сжатия БДИЗ работает на предварительно сжатой топливно-воздушной смеси и его способ искрового зажигания может воспламенять только топливно-воздушные смеси с почти стехиометрическими соотно шениями. Процесс сго рания в БДИЗ зависит о т факела пламени, вызванного искрой, ко торый переме щае тся через весь объем топливно-воздушной смеси в пространстве сгорания. В противоположность этому, основные преимущества сегрегированного двигателя над БДИЗ заключаются в его способности сжигать топливо во время процесса его смешивания с воздухом независимо от объема топлива, участвующего в процессе сжигания. Таким образом, можно сжигать крайне бедные топливно-воздушные смеси при средних и низких значениях СЭТД, что позволяет работать при более низких темпера тура х газа во время рабо чего хода . В свою очередь, это ведет к улучшению термического КПД двигателя и уменьшению количества вредных выбросов NOx в вы хлопных газах, в особенности при частичной нагрузке. Общепризнанным является то, что термический КПД двигателя внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом увеличивается по мере обеднения топливно-воздушной смеси. Двумя основными методами увеличения термического КПД дви га теля вн утреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом является создание условий для очень быстрого сгорания вначале такта сжатия и уменьшение средних газовы х температур вслед за высвобождением тепла. Последнее имеет место, когда двигатель работает ниже своего максимального индикаторного среднего эффективного давления на большой поршень. Сегрегированные двигатели в отношении высоких максимальных значений среднего эффективного да вления не могут сравни ться с БДИЗ, в котором оно достигается путем почти полного использования всего кислорода, имеющегося в цилиндре во время процесса сгорания. Сегрегированные двигатели не в состоянии использовать воздух сосредоточенный в углублениях и в паразитных объемах, тогда как двигатели Мерритта, которые сжигают газообразное топливо, могут сделать это лучше, чем дизельные двигатели, которые сжигают топливо сосредоточенное на каплях жидкости. Дей ствующие зако но да те льства , ка сающиеся регулирования вредных выхлопов из двигателей автомобилей, обусловило использование трехступенчатого каталитического преобразователя. Это завершает процесс окисления частично сгоревшего топлива, а также восстанавливает вредные оксиды азота (NOX), образующиеся во время процесса сгорания. Имеющиеся на рынке каталитические преобразователи работают эффективно только на восстановление NO*, если двигатель позволяет работать со стехиометрической воздушно-топливной смесью, поскольку любое количе ство избы то чно го кислоро да , присутствующего в вы хлопных газах, делает каталитический преобразователь неэффективным для уменьшения содержания N0*. Автомобили, использующие БДИЗ, в настоящее время работают указанным образом в соотве тствии с законодательно установленными допустимыми пределами на содержание NOx в выхлопных газах. Автомобили, использующие дизельные двигатели, не удо влетворяют по этим причинам нормам снижения содержания NOx, принятыми для БДИ З, а 32582 Сегрегация - удержание в первом объеме меньшего цилиндра топлива, подаваемого в первый объем, до начала ингрессии. В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран двигатель внутреннего сгорания по патентной заявке Великобритании № 2246369. Общими признаками заявляемого двигателя внутреннего сгорания и известного двигателя по заявке Великобритании № 2246369 являются следующие "Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару первого и второго цилиндров, причем первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр; соответствующие первый и второй поршни, совершающие возвратно-поступательное движение в указанных цилиндрах, воздухозаборное устройство, сообща ющееся с указанным первым цилиндром, выпускное устройство, сообщающееся с указанным первым цилиндром, устройство, задающее зону горения, когда указанные поршни находятся в положении их внутренних мертвых точек, перепускное устройство для обеспечения прохождения газового потока, устройство задержки, для замедления потока топливно-воздушной смеси, первый источник топлива, и приводное устройство для перемещения указанного второго поршня. При работе известного двигателя в режиме БДИЗ шток меньшего поршня может потребовать эффективной системы охлаждения для удержания низких температур с целью предотвращения предварительного зажигания предварительно смешанного воздуха и топлива, которые поступают в двига тель через вп ускной клапан. В режиме БДИЗ такое охлаждение может быть обеспечено путем распыления струи масла из поршневого пальца во внутреннюю полость в штоке, но это не может решить проблем у предварительного зажигания при эксплуатации известного двигателя в режиме БДИЗ. В основу изобретения поставлена задача усовершенствование двигателя внутреннего сгорания, содержащего по меньшей мере одну пару большего и меньшего поршней, установленных в соответствующи х цилиндрах, путем раздельного выполнения большего и меньшего поршней и снабжения двигателя дополнительно приводным устройством для перемещения указанного меньшего поршня, обеспечить возможность предотвращения преждевременного зажигания предварительного смешанного топлива и воздуха, поступающих в двигатель через впускной клапан. Поставленная задача заявляемого изобретения для устройства достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем: по меньшей мере одну пару первого и второго цилиндров, причем первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр; соответствующие первый и второй поршни, совершающие возвратно-поступательное движение в указанных цилиндрах; воздухозаборное устройство, сообщающееся с указанным первым цилиндром; выпускное устройство, сообщающееся с указанным первым цилиндром; устройство, задающее зону горения, когда указанные поршни находятся в положении их внутренних мертвых точек; чистый двигатель Мерритта также, вероятно, столкнется с подобным затруднением при работе на верхнем диапазоне значений среднего эффективного давления (СЭД) Тем не менее, в среднем нижнем диапазоне значений СЭД двигатель Мерритта может потенциально работать, вырабатывая при этом незначительные количества N0* во время процесса горения БДИЗ,, сжигающие обедненные топливные смеси, вырабатывают максимальное количество NOX при работе на воздушно-топливных смесях, которые беднее стехиометрии, когда температура сгорания наивысшая, т е при соотношениях воздушно-топливной смеси равны х о т 161 до 20.1 . Как было объяснено ранее, такой уровень NOX не может быть снижен трехступенчатым каталитическим преобразователем, поскольку в выхлопной среде присутствуе т избыточный кислород Однако, при дальнейшей работе в обедненном диапазоне, те. при соотношениях воздушно-топливной смеси больше чем 20 1, примерно при 70% СЭТД и ниже, разбавление избыточным воздухом может быть достаточным для охлаждения газов и для прекращения образования NOX во время сгорания. Как и другие сегрегированные двигатели, дизельные двигатели, двигатели Мерритта требуют наличия устройства для эффективного смешивания топлива и воздуха до и во время процесса сгорания. Двигатель Мерритта может это обеспечить, используя средства аналогичные тем, которые использует дизельный двигатель в его схемах с НВ или ПВ В двигателе Мерритта топливо .поступает в камеру сгорания во время процесса ингрессии к концу такта сжатия, по крайней мере, в частично испаренном состоянии Параллельный процесс в дизельном двигателе называют впрыском топлива В настоящем изобретении используются следующие термины, которые имеют ниже приведенные значения. Отношение рабочих объемов (Є) - отношение рабочего объема первого объема в меньшем цилиндре к рабочему объему большого цилиндра. Отно шение сжатия к объему ингрессии (ОСОЙ) - отношение максимального значения пространственного объема в большем цилиндре между поршнями к значению пространственного объема между поршнями в начале ингрессии. ОСОЙ - больший цилиндр - отношение максимального значения пространственного объема в большем цилиндре между поршнями к значению пространственного объема между поршнями в начале ингрессии. ОСОЙ - меньший цилиндр - отношение максимального значения указанного первого объема меньшего цилиндра к значению указанного первого объема вначале ингрессии. Отношение относительного сжатия к объему ингрессии - отношение объемов сжатия и ингрессии большого цилиндра и меньшего цилиндра . Это отношение может быть равно или больше 1. Ингрессия - движение топливно-воздушной смеси под воздействием меньшего поршня из первого объема во втором цилиндре внутрь зоны горения, происходящее во время такта сжатия или ближе к его концу 10 32582 перепускное устройство для обеспечения прохождения газового потока; устройство задержки, для замедления потока топливно-воздушной смеси; первый источник топлива; и приводное устройство для перемещения указанного второго поршня; согласно изобретению указанный второй поршень содержит приводной шток и разделяет указанный второй цилиндр на первый объем, содержащий указанный приводной шток указанного второго поршня, и второй объем, находя щийся между указанными первым и вторым поршнями; указанная зона горения образована между указанными первым и вторым поршнями и охватывает указанный второй объем; указанное переп ускное устройство служит для обеспечения прохождения газового потока из указанного первого объема во второй объем к концу такта сжатия указанного второго поршня; указанный первый источник топлива служит для подачи топлива в указанный первый объем; причем указанное приводное устройство для перемещения второго поршня включает устройство для удержания указанного второго порш- ' ня в основном неподвижно в положении его внутренней мертвой точки или вблизи этого положения в течение, по меньшей мере, части рабочего хода указанного первого поршня. Благодаря указанной совокупности существенных признаков, заявляемого изобретения обеспечивается возможность задания задержки начала момента ингрессии топливно-воздушной смеси из первого объема второго цилиндра в зону горения и за счет этого предупреждения преждевременного зажигания предварительного смешанного воздуха и топлива через впускной клапан первого цилиндра при эксплуатации заявляемого двигателя в режиме БДИЗ. Другим те хническим результатом, который можно достичь за счет использования указанной со вок упн остью суще ственны х пр изнаков заявляемого изобре тения являе тся то , что как дизельный двига тель, так и БДИЗ, могут быть преобразованы в соо тве тствии с изложенным принципом путем изменения конструкции только головки цилиндра, при. этом конструкция картера и коробки передач остается неизменной. Это станови тся возможным прежде всего бла годаря раздельному выполнению пер во го и второ го поршней и на личия о тде льного при вода для второго поршня. Указанный второй поршень может иметь головку с кромкой, которая радиально отстоит от смежной стенки указанного второго цилиндра для образования между ними зазора, при этом указанное перепускное устройство включает устройство, которое сформировано на удаленном от первого цилиндра конце второго цилиндра, и которое образует первый обводной канал вокруг указанной кромки указанной головки второго поршня, когда второй поршень находиться в положении своей внутренней мертвой точки или вблизи этого положения, а указанный зазор имеет такой размер, который существенно ограничивает прохождение газов между указанной боковой стенкой и указанной головкой второго поршня из упомянутого пер вого объема в указанное пространство сгорания к концу такта сжатия, причем указанный зазор таким образом образует упомянутое устройство задержки. Второй пор шень может иметь голо ву с кромкой, которая радиально отстоит от смежной стенки указанного второго цилиндра для образования между ними зазора для обеспечения возможности прохождения газового потока между упомянутыми первым и вторым объемами в течение всего хода второго поршня, причем указанный зазор образует указанное перепускное устройство, при этом указанное устройство задержки выполнено с обеспечением возможности задания отношения относитепьного сжатия к объему ингрессии, определенных для указанного первого и второго цилиндров, причем указанное отношение относительного сжатия к объему ингрессии равно или больше 1. Второй поршень также может иметь головку с кромкой, которая радиально отстоит о т смежной стенки указанного второго цилиндра для образования между ними зазора для обеспечения возможности п ро хождения газо во го по тока между . указанными пер вым и вторым объемами в' течение всего хода второго поршня, причем упомянутый зазор образует указанное перепускное устройство, и при этом указанное устройство за-' держки включает соединительное устройство между указанными первым и вторым поршнями, которое при работе задает перепад давлений через указанный зазор для замедления потока топливновоздушной смеси из указанного первого объема в указанный второй объем до завершения такта сжатия указанного второго поршня. Указанное перепускное устройство может включать устройство , которое сформировано в конце указанного второго цилиндра, удаленного от указанного первого цилиндра, и которое образует первый обводной канал вокруг указанного второго поршня, когда второй поршень находится в или вблизи положения своей внутренней мертвой точки, при этом указанное устройство задержки выполнено с обеспечением задания отношения относительного сжатия к объему ингрессии, определенной для первого и второго цилиндров, причем указанное отношение относительного сжатия к объему ингрессии равно или больше 1. Указанное перепускное устройство может включать устройство , которое сформировано на удаленном от первого цилиндра конце второго цилиндра и которое образуют первый обводной канал вокруг указанного второго поршня, когда второй поршень находится в или вблизи положения своей внутренней мертвой точки, при этом указанно е устрой ство з адержки включае т сое ди нительное устройство между указанными первым и вторым поршнями, которое при работе задает перепад давлений через указанный зазор для замедления перемещения потока топливно-воздушной смеси т указанного первого объема в указанный второй объем до завершения такта сжатия указанного второго поршня. Указанное устройство задержки также может быть выполнено с обеспечением дополнительно задания отношения относительного сжатия к объему ингрессии, определенного для первого и 11 32582 ким образом, что при работе задает перепад давлений через указанный зазор для замедления перемещения потока топливно-воздушнои смеси из упомянутого первого объема в упомянутый второй объем до завершения такта сжатия указанного второго поршня, а указанное перепускное устройство содержит устройство, которое сформировано на удаленном от первого цилиндра конце второго , цилиндра и которое образует первый обводной канал вокруг кромки указанной головки второго поршня, когда указанный второй поршень находи тся в или вблизи положения своей внутренней мертвой точки.Второй поршень может иметь головку с кромкой, которая радиально отстоит от стенки второго цилиндра для образования между ними зазора для обеспечения возможности прохождения газового потока между упомянутыми первым и вторым объемами второго цилиндра в течение всего хода указанного второго поршня, причем перепускное устройство включает указанный зазор. Указанное соединение между первым и вторым поршнями может быть образовано механическим соединением. Указанный первый обводной канал может представлять собой канавку, выполненную в стенке второго цилиндра, проходящую по меньшей мере, по части периферии указанного второго цилиндра. Указанный первый обводной канал может быть ограничен резким или постепенным расширением отверстия указанного второго цилиндра. Указанная канавка, выполненная в стенке второго цилиндра, и указанная кромка головки второго поршня могут быть выполнены таким образом, что при взаимодействии образуют расходящийся зазор для обеспечения смешивания топливно-воздушной смеси, перетекающей во второй объем второго цилиндра, с воздухом в указанном втором объеме, Двигатель может дополнительно включать устройство, которое сформировано на ближнем к первому цилиндру конце указанного второго цилиндра, и которое образует второй обводной канал вокруг указанного второго поршня, когда указанный второй поршень находится в или вблизи положения своей внешней мертвой точки. Указанное устройство, образующее второй обводной канал, может иметь осе вую длин у больше, чем толщина кромки указанной головки второго поршня. Указанное устройство, образующее второй обводной канал, может представлять собой канавку, выполненную в стенке второго цилиндра, проходящую по меньшей мере, по части периферии указанного второго цилиндра. Указанное устройство, образующее второй обводной канал, может быть ограничено резким или постепенным расширением отверстия указанного второго цилиндра. Указанный шток указанного второго поршня может быть плотно посажен с возможностью осевого перемещения в отверстии головки цилиндра двигателя. Указанный шток указанного второго поршня может быть уплотнен и иметь возможность осевого перемещения в отверстии головки цилиндра второго цилиндров, причем указанное отношение относительного сжатия к объему ингрессии равно или больше 1. Указанное первое обводное устройство может представлять собой канавку, выполненную в стенке второго цилиндра, проходящую по меньшей мере, по части периферии второго цилиндра. ' Указанное устройство задержки может дополнительно включать соединительное устройство между указанными первым и вторым поршнями, которое при работе создает перепад давлений через указанный зазор для замедлений потока топливно-воздушнои смеси из указанного первого объема в указанный второй объем до завершения такта сжатия второго поршня. Второй поршень может иметь головку с кромкой, которая радиально отстоит от стенки вто.рого цилиндра для образования между ними зазора для обеспечения возможности прохождения газового потока между упомянутыми первым и вторым объемами в течение всего хода указанного второго поршня , при этом указанное перепускное устройство содержит указанный зазор, и устройство, которое сформировано на удаленном от первого цилиндра конце второго цилиндра и которое образует первый обводной канал вокруг кромки указанной головки второго поршня, когда указанный второй поршень находится в или вблизи положения своей внутренней мертвой точки, а указанное устройство задержки содержит соединительное устройство между указанными первым и вторым поршнями, которое при работе создает перепад давлений через указанный зазор для обеспечения возможности прохождения потока топливно-воздушнои смеси из упомянутого первого объема в упомянутый второй объем, до завершения такта сжатия второго поршня. Второй поршень также может иметь головку с кромкой, которая радиально отстоит от смежной стенки указанного второго цилиндра, для образования между ними зазора для обеспечения возможности прохождения газового потока между указанными первым и вторым объемами, в течение всего хода указанного второго поршня, при этом указанное перепускное устройство содержит указанный зазор, и устройство, которое сформировано на удаленном от первого цилиндра конце второго цилиндра и которое образует первый обводной канал вокруг кромки указанной головки второго поршня, когда указанный второй поршень находится в положении своей внутренней мертвой точки или вблизиэтого положения, а указанное устройство задержки выполнено с обеспечением возможности задания отношения относительного сжатия к объему ингрессии, определенных для указанного первого и второго цилиндров, причем указанное отношение относительного сжатия к объему ингрессии равно или больше 1. Указанное устройство задержки может быть выполнено с обеспечением возможности задания отношения относительного сжатия к объему ингрессии, определенных для указанного первого и второго цилиндров, причем указанное отношение относительного сжатия к объему ингрессии равно или больше 1, при этом двигатель содержит соединительное устройство между указанными первым и вторым поршнями, которое выполнено та 12 32582 двигателя, при этом сам двигатель дополнительно содержит канальное устройство, соединяющее указанное отверстие с воздухозаборным устройством для подачи газов утечки из указанного отверстия в указанное воздухозаборное устройство. Двигатель может содержать устройство для вызывания завихрения в газовом потоке между указанными первым и вторым цилиндрами. Указанное устройство для вызывания завихрения в газовом потоке между указанными первым и вторым цилиндрами, может содержать выступ, сформированный на головке указанного первого поршня, и выполненный таким образом, что выступает в указанный второй цилиндр, когда первый поршень приближается к своей внутренней мертвой точке. Указанный выступ может иметь отверстие для направления струи указанного газового потока в заданном направлении. Указанное устройство для вызывания завихрения в газовом потоке между указанными первым и вторым цилиндрами может содержать сужение между этими цилиндрами, причем указанное сужение им,еет отверстие для направления струи указанного газового потока в заданном направлении. Двигатель может дополнительно содержать перегородку между первым и вторым цилиндрами, причем указанная перегородка имеет отверстие для направления струи указанного газового потока в заданном направлении. Первым источником топлива может быть топливная форсунка низкого давления, которая расположена таким образом, что во время процесса сгорания она защищена указанным вторым поршнем. Первым источником топлива также может быть форсунка для жидкого топлива или форсунка 'для газообразного топлива. Двигатель может содержать устройство зажигания для зажигания топлива в указанной зоне горения. Указанное устройство зажигания может содержать свечу зажигания, запальную све чу или любое другое средство зажигания. Указанное устройство зажигания может содержать слой каталитического материала, расположенный в заданном месте в зоне горения. Двигатель может иметь устройство зажигания, содержащее свечу зажигания, расположенную в углублении в упомянутой стенке указанного меньшего цилиндра, при этом указанное углубление открыто внутрь указанного первого обводного канала. Двигатель вн утреннего сгорания может содержать второй источник топлива в ви де форсунки для жидкого топлива высокого давления, которая расположена так, что когда второй поршень находится в или вблизи положения своей внутренней мертвой точки указанный второй источник топлива может подать в указанную зону горения порцию топлива под давлением дополнительно к топливу, подаваемому в указанный первый объем посредством указанного первого источника топлива. Двигатель вн утреннего сгорания может содержать устрой ство для упра вления указанным первым источником топлива с целью подачи в указанный первый объем второго цилиндра части общего количества топлива, которое должно быть подано, начиная и заканчивая моментом, когда указанный второй поршень находится в с ределенных положениях от своей внутренней мертвой точки, и для управления указанным вторым источником топлива с целью подачи оставшейся части общего количества топлива вн утрь указанной зоны горения, когда указанные первый и второй поршни находятся в или вблизи положений своих вн утренних мертвых точек. Первым источником топлива может служить также топливной форсункой высокого давления, установленная в стенке указанного второго цилиндра для подачи топлива непосредственно в упомянутые первые и вторые объемы указанного второго цилиндра. Двигатель внутреннего сгорания может содержать устройство для управления указанной топливной форсункой высокого давления, с целью подачи внутрь упомянутого первого объема второго цилиндра порции общего количества топлива, которое должно быть подано, начиная и закан-. чивая моментом, когда второй поршень находится в заданном положении в удалении от внутренней мертвой точки, причем оставшаяся часть общего количества топлива подается в зону горения, когда указанные первый и второй поршни находя тся в или вблизи положений своих вн утренних мертвых точек. Устройство для управления указанной топливной форсункой высокого давления выполнено с возможностью подачи полной порции топлива двумя или более порциями либо в основном непрерывно при постоянном или переменном расходе топлива в течение заданного периода времени таким образом, что первая указанная порция топлива подается в упомянутый первый объем указанного второ го цилиндра во время такта вп уска и/или такта сжатия указанного меньшего поршня, а указанная дополнительная порция топлива подается в указанную зону горения в течение периода, начинающегося в начале либо после ингрессии. Двигатель внутреннего сгорания может содержать клапан переменного проходного сечения для обеспечения возможности ограничения подачи воздуха в указанный первый цилиндр, который расположен вверх по течению указанного воздухозаборного устройства, сообщенного с первым цилиндром. Двига тель вн утреннего сгорания может содержать клапан переменного проходного сечения для обеспечения возможности ограничения подачи воздуха в указанный первый цилиндр, который расположен вверх по течению указанного воздухозаборного устройства, сообщенного с первым цилиндром, и одновременно в указанном воз* духозаборном устройстве указанного первого цилиндра может быть предусмотрен второй источник топлива для снабжения воспламеняемой от искры топливно-воздушной смеси с целью работы двигателя в режиме БДИЗ. Двигатель может дополнительно содержать: второй источник топлива для подачи топлива в указанный первый цилиндр; 13 32582 клапан переменного проходного сечения, расположенный вверх по течению от указанного возд^хозаборчого устройства первого цилиндра, который сообщен с указанным первым цилиндром для обеспечения возможности ограничения подачи воздуха в указанный первый цилиндр, устройство зажигания для зажигания топлива в указанной зоне горения; управляющее устройство для управления указанным устройством зажигания, и устройство для обеспечения того, чтобы достигаемые значения давления и температуры в указанном пространстве сгорания вбпизи конца такта сжатия были ниже'значений, необходимых для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива При этом указанное устройство зажигания может включать свечу зажигания, расположенную в полости в указанной стенке упомянутого меньшего цилиндра А сам двигатель внутреннего сгорания при этом может содержать управляющее устройство для управления указанными первым и вторым источниками топлива, и указанное клапанное устройство переменного проходного сечения для изменения режима работы двигателя между режимом БДИЗ, в котором указанный первый источник топлива бездействует, а указанное клапанное устройство переменного проходного сечения управляет топливно-воздушной смесью, подаваемой внутрь указанного первого цилиндра с тем, чтобы смесь была в основном стехиометрической, и режимсм ИВС, при котором указанный второй источник топлива бездействует, а указанный клапан переменного проходного сечения открыт. Двигатель на холостом ходу может работать посредством введения топлива из указанного первого источника топлива вн утрь воздуха , подаваемого к упомянутому первому объему указанного второго цилиндра, при этом указанную смесь ингрессируют в указанную зону горения после подачи дросселированного количества реального воздуха только внутрь указанного первого цилиндра для ограничения температуры сжатия ниже величины, при которой происходит воспламенение от сжатия, и указанную смесь воспламеняют свечой зажигания, когда указанный поршень находится в соответствующем положении относительно своей внутренней мертвой точки. Зона горения может включать в себя упомянутый второй объем. Также упомянутый второй объем может содержать в себе зону горения. Указанное устройство для удержания второго поршня может быть выполнено таким образом, что обеспечивает удержание указанного второго поршня в основном неподвижно в или вблизи положения его внутренней мертвой точки в течение, по меньшей мере, части рабочего хода и такта выпуска указанного первого поршня. Указанное приводное устройство может быть выполнено таким образом, что перемещает указанный второй поршень на меньшей части его хода чем указанный первый поршень в течение первой части такта сжатия указанного второго поршня и ускоряет указанный второй поршень на последней части такта сжатия для того, чтобы ука занные первый и второй поршни пришли в основном одновременно в положения своих внутренних мертвых точек Указанный второй поршень может иметь устройство смещения, толкающее указанный второй поршень к его положению внутренней мертвой течки, при этом указанное приводное устройство включает кулачок для перемещения указанного второго поршня, а указанный кулачок имеет профиль, позволяющий ему выйти из зацепления с указанным вторым поршнем на части его углового перемещения и обеспечить ускорение указанному второму поршню на последней части такта сжатия Указанное приводное устройство может включать кулачки для приведения в действие указанного второго поршня. Указанное приводное устрой ство может быть выполнено таким образом, что перемещает указанный второй поршень на его такте впуска во время как рабочего хода, так и такта впуска указанного первого поршня. Указанное приводное устрой ство может быть выполнено таким образом, что перемещает второй поршень на его такте впуска пока указанный первый поршень перемещается на его такте впуска Двигатель может дополнительно содержать устройство для удержания указанного второго поршня в основном в положении его внутренней мертвой точки во время каждого цикла работы указанного первого поршня, тем самым давая возможность двигателю работать в качестве обычного двигателя. Указанное приводное устройство может включать электрическое, пневматическое или гидравлическое приводное устройство. Другой задачей заявляемого изобретения является создание способа эксплуатации заявляемого двигателя путем введения выбранного количества топлива и выбранного периода времени для подачи энергии зажигания в зону горения заявляемого двигателя обеспечить минимальное содержания NOX в выхлопных газах. Согласно первому варианту осуществления заявляемого способа указанная задача достигается тем, что способ эксплуатации заявленного двигателя внутреннего сгорания включает операции: введения первого предварительно выбранного количества топлива внутрь первого объема, содержащего приводной шток второго поршня, указанного второго цилиндра во время такта впуска и/или такта сжатия указанного второго поршня, введения второго выбранного количества топлива внутрь первого цилиндра во время такта вп уска перво го поршня для подачи предва рительно выбранной топливно-воздушной смеси в ? указанный первый цилиндр, подачи энергии зажигания в указанную зону горения, образованн ую между первым и вторым поршнями, после начала ингрессии и до ее окончания для воспламенения ча сти ингрессируемо го топлива с тем, чтобы вызва ть зажигание указанной топливно-воздушной смеси предварительно введенной внутрь указанного первого цилиндра. 32582 Указанные существенные признаки первого варианта заявляемого способа позволяют обеспечить эксплуатацию заявляемого двигателя внутреннего сгорания при использовании двух видов топлива с обеспечением минимального содержания NOx в выхлопных газах. Благодаря выбору вида и количеств вводимых топлив и подачи энергии зажигания в зону горения в указанный период обеспечиваются наиболее оптимальные условия сгорания введенного топлива. Указанная предварительно выбранная топливно-воздушная смесь в первом цилиндре может быть выбрана бедйее, чем стехиометрическая. ^ Предварительно выбранная топливно-воздушная смесь в указанном первом цилиндре может быть в основном стехиометрической. Согласно второму варианту осуществления заявляемого способа указанная задача достигается тем, что способ эксплуатации заявленного двигателя внутреннего сгорания включает операции: введения перво го предварительно выбранного количества топлива вн утрь первого объема, содержащего приводной шток второго поршня, указанного второго цилиндра во время такта впус- , ка и/или такта сжатия указанного второго поршня, подачи энергии зажигания внутрь указанной зоны горения, образованную между первым и вторым поршнями, после начала ингрессии и до ее окончания для воспламенения части ингрессируемого топлива с целью повышения температуры и давления в указанной зоне горения до уровней, достаточны х для воспламенения посредством сжатия остатка ингрессируемого топлива. Указанные существенные признаки второго варианта осуществления заявляемого способа позволяют обеспечить эксплуатацию заявляемого дви га теля вн утреннего сгорания с использованием одного вида топлива с обеспечением минимального содержания NOx в вы хлопных газах. Это достигается за счет повышения температуры и давления в зоне горения, что приводит к сжиганию всего топлива посредством воспламенения от сжатия. При осуществлении способа в дальнейшем могут вводить предварительно выбранное количество топлива в указанный первый цилиндр во . время такта вп уска указанно го пер во го пор шня , пока регулируют количество воздуха, подаваемое внутрь указанного первого цилиндра, для обеспе- . чения заранее заданного соотношения топливновоздушной смеси в указанном первом цилиндре. Заранее выбранная топливно-воздушная смесь может быть в основном стехиометрической. Воздух, вп ускаемый в первый цилиндр, могут дросселировать для регулирования конечных значений температуры и давления до уровней, недостаточных для того, чтобы вызвать воспламенение о т сжа тия до по дачи эн ер гии зажи гания внутрь указанной зоны горения. Первое предварительно выбранное количество топлива могут воспламенять от искры для генерирования указанной энергии зажигания. Указанное первое предварительное выбранное количество топлива могут воспламенять посредством сжатия для генерирования указанной энергии зажигания. 15 Способ может дополнительно включать операцию впрыскивания второго предварительно выбранного количества жидкого топлива под высоким давлением внутрь указанной зоны горения к концу такта сжатия второго поршня для воспламенения посредством сжатия. Указанное первое предварительно выбранное количество топлива могут впрыскивать внутрь указанного первого объема указанного второго цилиндра во время такта впуска указанного второго поршня. Указанное второе топливо может являться низкооктановым или высокооктановым, а указанное первое топливо при этом является летучим высокооктановым топливом. Первым топливом может являться бензин. В качестве указанного второго топлива может быть использовано дизельное топливо. Такт впуска указанного второго поршня могут выполнять на, по меньшей мере, части тактов рабочего хода и такта впуска указанного первого поршня. Такт впуска указанного второго поршня могут выполнять по существу на всех рабочих ходах и тактах впуска указанного первого поршня. Такт сжатия указанного второго поршня может иметь место по существу на всем такте сжатия указанного первого поршня: При осуществлении второго варианта способа могут сохранять неподвижное состояние указанного второго поршня в его внутренней мертвой точке по существу на всем рабочем ходе указанного первого поршня. Неподвижное состояние второго поршня в его внутренней мертвой точке могут сохранять по существу на все х такта х вп уска и рабочих хода х указанного первого поршня. Краткое описание чертежей: В дальнейшем изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено: фиг. 1 - частичный разрез через узел первого, с непосредственным впрыском конструктивного исполнения двигателя Мерритта согласно настоящему изобретению, показанного в конце такта впуска; фиг. 2 - вид двигателя, показанного на фиг. 1 в конце такта сжатия; фиг. 3, 4, 5 и 6 показывают один полный такт работы двигателя, изображенного на фиг. 1 и 2; фиг. 7 - характеристика угла поворота кривошипно-шатунного механизма для большего и меньшего поршней двигателя, показанного на фиг. 1 и 2, во время такта сжатия, иллюстрирующие способ управления процессом ингрессии; фиг. 8 - детализированное изображение фиг. 7, показывающее процесс управления длительностью процесса ингрессии; фиг. 9 детализированное изображение меньшего цилиндра и поршня двигателя, показанного на фиг. 1 и 2 перед началом ингрессии; фиг. 10 - вид-аналогичный фиг. 9, показанный во время ингрессии; фиг. 11 - вид аналогичный фи г. 1, показанный в конце такта вп уска; фи г. 12 • ви д анало ги чный фиг. 1 второго, с промежуточной ингрессией конструктивного исполнения двигателя Мерритта согласно настоящему изобретению, показанного в конце такта сжатия; фиг. 13, 14, 15 и 16 - горизонтальные проекции четырех форм отверстий факельной пластины для цилиндри ческой го ловки 32582 стие 4, которое служит для направления струи газового потока между указанными цилиндрами 1 и 3, может быть выполнено относительно малым для создания вихревого движения воздуха, поступающего в зону 2 горения во время такта сжатия большего поршня 5, а также мощной струи горячих газов во время ранней стадии рабочего хода, анало гично том у как это происхо дит в дизельном двигателе с ПИ. В двигателе Мерритта с ПрИ, пример которого показан на фиг. 12, больший поршень 5 имеет выступ 6, который частично закрывает отверстие между большим цилиндром 1 и зоной 2 горения во время последней стадии такта сжатия и ранней стадии рабочего хода. Двигатель Мерритта, показанный на фиг. 1 - 6, имеет .больший цилиндр 1 и меньший цилиндр 3, который является осевым продолжением большого цилиндра. Меньший поршень 7, подвижно установленный в меньшем цилиндре 3, имеет головку 8 и цилиндрический приводной шток 9. Больший поршень 5, подвижно установленный в большем цилиндре 1, имеет головку 10 и уплотнен поршневыми кольцами обычным способом. Оба поршня перемещаются отдельными механизмами, которые могут быть соединены либо управляться совместно при помощи соответствующего механизма 11. Например, больший поршень может перемещаться при помощи коленчатого вала и шатуно в, а меньший поршень может перемещаться с помощью кулачка 12, присоединенного к распределительному валу 13. Рабочий ход двух поршней может быть различным. Предпочтительно, чтобы больший поршень имел больший рабочий ход. Меньший поршень 7 разделяет второй цилиндр 3 на первый объем 14 позади головки 8 меньшего поршня, содержащего приводной шток -9, и на второй объем 15, находящийся между двумя поршнями (фиг. 3) Ясно, что величины этих объемов меняются по мере перемещения меньшего поршня 7. Рабочий объем, находящийся в меньшем цилиндре 3, ограничен пространством, заключенным между стенкой 16 меньшего цилиндра 3, задней поверхностью головки 8 меньшего поршня 7 и поверхностью приводного штока 9 меньшего поршня 7. Это^йаглядно видно на фиг. 1, где рабочий объем меньшего цилиндра 3 имеет максимальное значение, когда меньший поршень 7 находится в положении своей внешней мертвой точки. На фиг. 2 показано положение двигателя вблизи конца такта сжатия, когда и больший поршень 5 и меньший поршень 7 подходят к положению их внутренних мертвых точек. В этом случае пространство , ограниченное стенкой 16 становится зоной 2 горения. Головка 8 меньшего поршня 7 имеет кромку 17, осевая толщина которой меньше чем ход поршня 7. Указанная головка 8 имеет цилиндрическую периферийную кромку 17, которая находится на небольшом «расстоянии от стенки 16 меньшего цилиндра 3, создавая при этом кольцевой зазор 18. На чертежах (см. например фиг. 1 и 2) видно, что верхний конец меньшего цилиндра 3 может иметь необязательную верхнюю периферийную канавку 19, которая образует обводной канал для обеспечения возможности ингрессми, как описано ниже, а также обеспечивает мертвый объем камеры сгорания в первом цилиндре. Упрощенный вид головки 8 меньшего двигателя ' со гласно настоящему изобретению; фи г 17 - вид ана ло гичны й фі г. 9, и ллюстри рующий модифицированную конструкцию, имеющую свечу зажигания, нижнюю канавку и дроссельное отверстие, для конструктивного исполнения с непрямым впрыском; фиг. 18 - вид аналогичный фиг 1, изображающий четвертое, конструктивное исполнение двигателя с непосредственным впрыском согласно настоящему изобретению в виде гибридной конструкции воспламенения обеднен но го топ ли ва искро вым зажиганием ; фиг. 19 - вид аналогичный фиг. 1, изображающий пятое конструктивное исполнение двигателя с непосредственным впрыском согласно настоящему изобретению в конструктивном исполнении дизельного гибрида, фиг. 20 - вид аналогичный (риг. 1, показывающий шестое конструктивное исполнение двигателя с непосредственным впрыском согласно настоящему изобретению в конструкции дизельного гибрида с двумя топливными форсунками для меньшего цилиндра; фиг. 21,-22, 23 и 24 виды, аналогичные видам по фи г 3 • 6 для двигателя по фиг. 20; фиг 25 - вид аналогичный фиг. 1, показывающий седьмое конструктивное исполнение двигателя с непосредственным впрыском согласно настоящему изобретению для конструктивного исполнения дизельного гибридного гибрида с одной топливной форсункой для меньшего цилиндра; фиг. - 26, 27, 28 и 29 - виды аналогичные видам по фиг. 3 - 6 для двига теля по фиг 25; фиг. 30 • модифицированная форма двигателя по фиг. 11 в начале такта выпуска для большого поршня, который пригоден для работы с бензиновым топливом, применяемого БДИЗ; фиг. 31 вид аналогичный фиг. 9, иллюстрирующий' возможные месторасположения для топливных форсунок; фиг. 32 - вид модифицированной формы двигателя по фиг. 1 для работы в режиме гибридного БДИЗ; фиг. 33, 34, 35 и 36 - видл аналогичные видам по фи г.З - 6 для двига теля по фиг. 32, работающего с удлиненным тактом влус- t ка для меньшего поршня и непосредственным впрыском; фиг. 37, 38, 39 и 40 - виды аналогичные видам по фиг. 3 - 6 для дви гателя показанного на фиг. 32, работающего в чистом режиме БДИЗ с неподвижным меньшим поршнем; фиг. 41 • частичный разрез двойного кулачкового механизма, который может быть применен для перемещения меньшего поршня двигателя через довольно большие ра сстояния хода , испо льзуя о тно сительно малые подъемы кулачка. Подробное описание чертежей. Двигатель Мерритта может быть сконструирован в трех конструктивных исполнениях, аналогично дизельному двигателю* 1) Двигатель Мерритта с Непосредственной Ингрессией (НИ); 2) Двигатель Мерритта с Предкамерной Ингрессией (ПИ), 3) Двигатель Мерритта с Промежуточной Ингрессией (ПрИ) или перекрытой поршнем Предкамерной Ингрессией. В двигателе Мерритта с НИ, пример которого показан на фиг. 1 и 2, отверстие между большим цилиндром 1 и зоной 2 горения является наибольшим и по величине может иметь размеры полного диаметра меньшего цилиндра 3. В двигателе Мерритта с ПИ, пример которого показан на фиг. 11, расположенное между большим цилиндром 1 и зоной горения 2 о твер 16 32582 топливный насос могут быть встроены в конструкцию меньшего поршня Больший цилиндр 1 имеет выпускное устройство, образованное выпускным каналом 25 и выпускным клапаном 26, и впускное устройство, содержа щее вп ускной канал 25, имеющий впускной клапан 25 для впуска недросселированного воздуха в больший цилиндр 1. Зона 2 горения может иметь свечу зажигания 29, чтобы работать по принципу ВСЗИ. В таком случае, коэффициент степени сжатия двигателя можно уменьшить, поскольку воспламенение богатой смеси (содержащей испарившееся топливо) после ее ингрессии через канавку 19 и зазор 18 в конце такта сжатия сначала происходит от искры, возникающий непосредственно перед моментом времени, показанном на фиг. 2. Вслед за искрой, раннее сгорание поднимает температур у и давление газов в зоне 2 горения, так что оставшееся топливо, которое продолжает ингрессировать через зазор 18 и канавку 19, теперь воспламеняется за счет сжатия. Объем зоны 2 горения, показанный на фиг. 2, предпочтительно находится в пространстве, предназначенном для меньшего цилиндра 3 в голо вке цилиндра, но оно может быть расширено в большом цилиндре 1, например, в углубление 30, показанное штриховой линией на головке большого поршня 5. Или же, объем 2 сгорания можно уменьшить используя выступ б также показанный штриховой линией на головке 10 большего поршня 5 Любой или оба поршня 5 и 7 могут иметь выступы или углубления, соответственно такие как выступ 6 или углубление 30, которые могут способствовать направлению газового потока в зону горения, а также позволяют отрегулировать объем зоны горения для получения нужного коэффициента сжатия двигателя. Если объем выбранный в меньшем цилиндре 3 недостаточен для обеспечения объема мертвого пространства, требуемого в зоне горения для данного коэффициента сжатия, то дальнейший объем мертвого пространства сгорания может быть обеспечен либо полостью углубления 30 в головке большого поршня либо углублением в головке цилиндра, которое может содержать полости для гнезда клапана. Объем меньшего цилиндра 3 может быть либо меньше, либо больше чем объем зоны 2 горения. В чистом двига теле Мерритта требуется, чтобы все топливо для дви гателя подавалось в меньший цилиндр 3, при этом такое техническое решение может извлечь пользу из больших рабочих объемов для меньшего цилиндра или из большего отношения рабочих объемов Е. Двигатель Мерритта в гибридном виде может иметь меньшее значение Е. Например, меньший цилиндр можно сделать еще меньше для получения только малой части топлива, подаваемого в двигатель. Оста ток топлива может быть подан либо непосредственно в зону горения, как в режиме Мерритт/дизельного гибрида, так и во входной канал 25, образованного входным патрубком, большего цилиндра 1, как в режиме Мерритт/БДИЗ гибрида. Таким образом, меньший цилиндр представляет собой усилитель зажигания, который может значительно увеличить величину энергии, имеющейся для воспламенения главного топливного заряда. Такие решения могут улучшить процесс сгорания в дизельном двигателе или сгюсобство поршня 7 показан на фиг 1 и 2 Она может иметь различные формы, которые описаны ниже Шток 9 меньшего поршня 3 перемещается в отверстии 20 головки'цилиндра двигателя. Это отверстие обеспечивает небольшой зазор вокруг штока 9 для его свободного движения, но оно также создает необходимое уплотнение для предотвращения излишней утечки газов. Для уплотнения штока 9 и дальнейшего уменьшения утечки газов могут быть установлены последовательно одно или несколько уплотнительных колец 2\. Меньший поршень 7 перемещается под воздействием кула чка 12, который вращается со скоростью в два раза меньшей чем коленчатый вал. Пружина 22 прижимает поршень 7 к кулачку 12. Кулачок 12 синхронизирован с кривошипно-кулисным механизмом большего поршня 3 так, чтобы обеспечить нахождение меньшего поршня 7 во внутренней мертвой точке, как показано на чертеже, когда поршень 5 приходит в положение своей внутренней мертвой точки в конце такта сжатия (фиг. 2). При на хождении во внутренней мертвой точке нижняя поверхность головки 8 меньшего поршня 7 плотно соприкасается с уплотняющей поверхностью 23 для предотвращения утечки газа через отверстие 20 и вокруг штока 9. Профиль кулачка 12 обеспечивает удлиненный такт впуска меньшего поршня 7. Движение меньшего поршня 7 отли чается о т дви жения большего поршня 5 не только длиной хода. Например, такт всасывания меньшего поршня может превышать такт выпуска а также такт всасывания большего поршня. Кроме того, начала и/или концы тактов их двух поршней не обязательно должны совпадать во времени. Ясно , что механизм, приводящий в движение меньший поршень, может отличаться по конструкции от коленчатого* вала. Например, это может быть коромысло, управляемое кулачком, или балка, управ- * ляемая двумя кулачками, как показано на фиг 41. С другой стороны, это может быть достигнуто с помощью гидро- или пневмопривода, управляемого си гналами от колен чато го вала боль шого поршня. При сбое такого управления ошибочное движение меньшего поршня не может повредить больший поршень путем нежелательного кон такта . Топ ливо в жидком виде подается в мень-. ший цилиндр 3 через клапан подачи топлива, например, форсунк у 24 во время тактов впуска и/или сжатия меньшего поршня. Поэтому топливная форсунка .может быть рассчитана на относительно низкое давление подачи и с выгодой использует экранирование, обеспечиваемое голо вкой 8 меньшего поршня при ее прижатии к уплотняющей поверхности 23 во время такта сжатия и рабочего хода большего поршня. Жидкое топливо может быть распылено с воздухом. Топливо в газообразном виде также может быть подано в цилиндр 3 через небольшой клапанный механизм (на чертежах не показан), который может быть приведен в действие механически или электрически для подачи смешанного с воздухом топлива. В отличие о т топливной форсунки, можно использовать движение меньшего поршня 7 для прокачки топлива через его шток 9 и для его впрыска в цилиндр 3 через отверстие в нижней поверхности го ловки 8 или вблизи ее. В таком конструктивном исполнении- (не показано на чертежах) форсунка 24 и ее 17 32582 ранней фазы такта впуска меньшего поршня выхлопные газы в большем цилиндре 1 поступают в первый объем 14 через зазор 18 вокруг головки меньшего поршня. Горячие газы способствуют испарению топлива впрыскиваемого форсункой ' 24 Меньший цилиндр 3 не снабжен ни впускным ни выпускным клапаном, а в течение последней фазы такта впуска меньшого поршня 7 свежий воздух из большего цилиндра поступает через зазор 18 и смешивается с содержанием меньшего цилиндра. Необязательная нижняя канавка 31 (фиг 17) может быть использована для увеличения объема воздуха подаваемого в меньший цилиндр, путем увеличения периферической щели вокруг головки 8 меньшего поршня, когда этот поршень достигает конца своего такта впуска во внешней мертвой точке. В одном необязательном конструктивном исполнении, пригодном для двигателя с Непосредственной Ингреосией или Промежуточной Ингрессией, головка 8 меньшего поршня может выйти из отверстия меньшего цилиндра 3, в конце такта впуска для способствования дальнейшему впуску воздуха из большего* цилиндра в меньший цилиндр. Размер зазора 18 может быть специально рассчитан так, чтобы ограничить давление в меньшем цилиндре до значений меньше , чем да вление в большом ци линдре во время такта впуска меньшего поршня. Зазор может быть рассчитан таким образом, чтобы соответствовать диапазону скоростей двигателя, используемому топливу, отношению рабочего объема Е и другим параметрам. В тех случаях, когда используется верхняя канавка 19, зазор может быть очень мал, приближаясь по размеру почти к контактному зазору скольжения, чтобы предотвратить ингрессию пока край поршня 7 достигнет канавки 19 Канавки 19 может не быть, но в этом случае зазор 18 должен быть достаточно большим, чтобы позволить топливу проходить через этот зазор в зону 2 горения во время ингрессии По мере увеличения первого объема 14 меньшего цилиндра 3 во время такта впуска, на поступление газов в первый объем 14 цилиндра 3 из большего цилиндра 1 влияет увеличение давления в цилиндре 14 из-за испарения топлива. Поскольку первый объем 14 цилиндра 3 начинает уменьшаться во время такта сжатия (фиг. 4), сегрегация поддерживается до конца такта сжатия меньшего поршня 7. При окончании сегрегации смесь газов внутри первого объема 14 меньшего цилиндра 7 вытесняется в зону 2 горения в процессе ингрессии Смесь содержит испарившееся топливо, небольшое количество воздуха, и возможно немного топлива в жидком виде, но недостаточное количество кислорода для поддержания горения путем воспламенения от сжатия. В течение этого процесса ингрессии нижняя поверхность головки 8 меньшего поршня 3 быстро перемещается к торцевой поверхности меньшего цилиндра 3. Более подробно это показано на фиг. 9 и 10. На фиг. 9 показан меньший поршень 7 в его предпочтительном варианте исполнения почти в конце такта сжатия непосредственно перед началом ингрессии В этот момент времени сегрегация еще преобладает и показано как воздух поступает из зоны 2 горения в первый объем 14 через зазор 18. На фиг. 10 видно, что кромка 17 головки вать зажиганию обедненных предварительно смешанных воздушно-топливных смесей в БДЙЗ Профиль кулачка 12 перемещает меньший поршень 7 из внутренней мертвой точки во внешнюю мертвую точку при вращении кулачка на 180° или коленчатого вала на 360°. Это приводит к более удлиненному такту впуска для меньшего поршня, который происходит одновременно с тактом выпуска и тактом впуска большего поршня 5 Такт сжатия меньшего поршня может происходить во время вращения кулачка на 90" и во время вращения кулачка через последние 90е, когда меньший поршень находится в положении своей внутренней мертвой точки. На фиг. 3 - 6 показаны диаграммы работы двигателей, изображенных на фиг. 1 - б в '. их чистом виде двигателя Мерритта, работающего в четыре хтактном режиме. На фиг. 3-6 показаны такты впуска, сжатия, рабочий ход и выпуска для большего поршня 5 На фиг. 3 и 6 показаны такты * впуска для большого поршня 5. На фиг. 4 показано начало тёкта сжатия для обоих поршней, а на фиг. 5 показано неподвижное состояние или состояние стояние меньшего поршня Установка фаз распределения двигателя, показанная на фиг. 3-6, позволяет меньшему поршню 7 начать свой такт впуска (движение от внутренней мертвой точки), когда больший поршень 5 начинает свой такт выпуска, перемещаясь из своей внешней мертвой точки {фиг. 6). Таким образом, скорость меньшего поршня 7 замедляется по сравнению со скоростью большого поршня 5, так, что он достигает примерно только половины своего хода впуска в точке, , где больший поршень 5 достигает положения своей внутренней мертвой точки в конце такта выпуска (фиг. 3). После этого меньший поршень 7 продолжает свой такт впуска, двигаясь в направлении - от своей внутренней мертвой точки во время такта впуска. Вслед за тактами впуска, как больший пор- , шень 5, так и меньший поршень 7 могут начать свои такты сжатия почти одновременно (фиг. 4). Наконец, меньший поршень 7 остается неподвижным в своей внутренней мертвой точке, когда больший поршень совершает свой рабочий такт (фиг 5) При такой схеме первая фаза такта впуска меньшего поршня происходит во время такта выпуска большего поршня, а вторая фаза имеет место во время такта впуска большого поршня. Важным преимуществом такого технического решения является то, что коленчатый вал перемещается по длинной дуге во время подъема кулачков, и эта величина может равняться повороту кулачков на 180е. Это позволяет использовать относительно большие величины подъема кулачков без заметных механических напряжений. Положительный эффект от увеличения времени такта впуска меньшего поршня заключается в возможности обеспечения дополнительного времени для испарения топлива в первом объеме меньше* го цилиндра Форсунка 24 может начать подачу топлива вначале такта впуска меньшего поршня 7 (фиг. 6), при этом подача может продолжаться в течение всего его такта сжатия. Желательно чтобы впрыск начинался как можно раньше в начале такта впуска меньшего поршня для максимизации временного промежутка, необходимого для испарения жидкого топлива в меньшем цилиндре 3. В те чение 18 32582 ходящая схема синхронизации использует кулачок 34, показанный на фиг. 37 - 40. Такты вп уска как меньшего, так и большего поршня, начинаются примерно при одинаковом угловом положении кривошипа, а такты сжатия обоих поршней заканчиваются также при примерно одинаковом угловом положении кривошипа. После этого, больший поршень 5 продолжает свой рабочий ход, за которым следует его ход выпуска, тогда как меньший поршень 7 остается неподвижным в течение обоих тактов в положении своей внутренней мертвой точки, достигаемой в конце такта сжатия. Другие варианты синхронизации движения поршней также возможны. Движения двух пор шней (см . фиг. 3 - 6) не требуют точной синхронизации. Желательно, чтобы меньший поршень оставался сидящим на своей уплотнительной поверхности в течение большей части рабочего такта большого поршня 5. После этого он может начать свой ход либо ближе к концу рабо че го хо да боль ше го поршня 5, либо вначале, либо во время такта выпуска большого поршня. И наоборот, он может начать свой ход впуска в любое время в течение такта вып уска большего поршня 5. Если меньший поршень 7 начинает свой ход впуска во время такта выпуска большого поршня 5, то он впустит некоторое количество газообразных продуктов сгорания в первый объем меньшего цилиндра 3. При впрыске в него топлива во время такта впуска, горячие газы будут способство вать испарению топлива. В конструктивны х исполнениях двигателя Мерритта с Предкамерной Ингрессией, показанных на фиг. 11, 17 и 30, зона 2 горения частично отделена от больше го цилиндра 1 с помощью ограничителя или пластины 35, имеющей отверстие 4 Отверстие позволяет газам двигаться между зоной 2 горения и большим цилиндром 1, и выполняет ряд функций Это отверстие способствует завихрению воздуха, движущемуся из большего цилиндра 1 в зону' 2 горения во время такта сжатия большего поршня 5. Оно также способствует вытеканию горячих газов из пространства сгорания в форме струи с высокой скоростью. Эта струя может быть направлена к клапанным полостям в большем цилиндре 1, содержащим неиспользованный или пассивный воздух, который можно задействрвать в процессе сгорания. Размер отверстия 4 может быть различным в соответствии с выбором конструктора в зависимости от используемого топ лива и степени сжатия . Кон стр ук тивное исполнение с Предкамерной ингрессией смешивания «может быть использовано в двигателях Мерритта , работающи х на бензине или дизельном топливе, или даже на любом другом топливе, воспламеняемом либо с помощью сжатия, либо ИВС. Очевидным преимуществом двигателя Мерритта с Предкамерной Ингрессией является меньшие требо вания к вели чине пространства для отверстия 4 в факельной пластине двигателя, работающего на газовом топливе. Это уменьшает отрицательное влияние на клапанное пространство, как это видно на фи г. 11 и 13. Объем зоны 2 горения может быть заключен между пластиной 35 и головкой в меньшего поршня 7, либо он может частично простираться в больший цилиндр, например, в углубление 30 в большом поршне 5, как показано на фиг. 11. В конструктивном исполнении 8 поршня не перекрывает канавку 19, и вследствие резкого вытеснения объема мертвого пространства из меньшего цилиндра 3 и одновременного увеличения зазора 18, содержимое первого объема ингрессир уе т в зон у 2 горения, как показано стрелками. Профиль кулачка 12 может быть рассчитан так, чтобы меньший поршень 7 достига л своей уплотняющей повер хности 23, образующей его гнездо, с некоторой скоростью. Это вын уждает газы ингрессиро вать со значительным усилием. Ингрессиро ванную топливно-воздушн ую смесь можно направлять в зону горения особым образом за счет формы канавки, при этом я сно , что возможны неско лько вариантов этой формы. Один вариан т показан на фиг. 31, где как профиль канавки, так и головка 8 меньше го про филя имее т форм у, о бесп ечивающую расширяющийся проход для ингрессирующей топливно-воздушной смеси, как показано стрелками на фиг. 31. Топливо, поступа ющее в процессе сгорания сме шивае тся там с кислородом и воспламеняется либо п утем сжатия, о т искры с помощью свечи зажигания 29. Однако, не все топливо сгори т полно стью пока не за вершится процесс ингрессии и меньший поршень не сядет на уплотняющую повер хность 23, как показано на фиг. 31. Любая уте чка газа через уплотнение 21 штока 9 в процессе такта сжатия или ингрессии может быть собрана в небольшой коллектор 32 (фигуры 9 и 10), откуда она подается через канал 33 во вп ускной канал 27 воздухозаборного устройства большего цилиндра 1. Во время рабочего хода большего поршня 5 меньший поршень 7 остается неподвижным и таким образом защищает уплотнение 21 штока 9 и топливную форсунку 24 от высокого давления и температуры. Головка 8 меньшего поршня 7 нагревается во время процесса сгорания, что способствует испарению топлива во время следующе го цикла работы двигателя. На хождение меньшего поршня в неподвижном состоянии в течение большейчасти периода сгорания и во время рабочего хода способствует улучшению процесса сгораний. Фаза выпуска (фи г. 6) большего поршня 5 совпадает с началом такта вп уска меньше го пор шня 7, и впрыск топлива в первый объем может начаться во время этого такта. Начало и конец перемещений меньшего поршня 7 между его положениями во внешней и внутренней мертвых точках может совпасть точно по времени с началом и концом движения большого поршня 5 между его положениями во внешней и внутренней мертвых точках. Желательно синхронизировать начало ингрессии, когда меньший поршень 7 приближается к своей внутренней мертвой точке или только начинает открывать канавку 19, если она имеется, для ускорения начала зажигания при оптимальном положении кривошипа, когда больший поршень 5 приближается к своей внутренней мертвой точке. Зажигание может начаться от искры свечи зажигания 29, либо за счет воспламенения от сжатия, если сочетание используемого топлива и степени сжатия двигателя выбрано так, чтобы обеспечить воспламенение от сжатия. Ход меньшего поршня 7 меньше, чем ход большего поршня 5, причем в предпочтительном варианте конструкции он значительно меньше. Вторая под 19 32582 него. Стрелка 41 показывает направление вращения воздуха, подводимого в зону горения во время последней фазы такта сжатия, тогда как стрелки 42 и 43 показывают направление вращения горячих газов при* их выходе из каналов 40 в клапанные полости Таким способом'кислород, захваченный в паразитных объемах клапанных полостей, может быть вовлечен в процессе сгорания аналогично работе дизельного двигателя с Предкамерной ингрессией, использующего схему Рикардо Комет Процесс Сегрегации в двигателе Мерритта. Согласно данному изобретению, сегрегация в двигателе - это процесс удержания топливновоздушной смеси в первом объеме 14 меньшего цилиндра 3 отдельно от воздуха, подаваемого в больший цилиндр Л. Этот, процесс зависит от давления в первом объеме 14, которое может быть меньше или равно давлению во втором объеме 15 во время такта сжатия меньшего поршня 7. Такая сегрегация достигается путем использования одного или нескольких следующи х отдельных признаков, а) Зазора 18 между стенками меньшего цилиндра и. головкой меньшего поршня, когда он достаточно большой чтобы пропускать газы через зазор при выбранных условиях б) Зазора 18 между стенками меньшего цилиндра и головкой меньшего поршня, когда он слишком мал чтобы пропускать газы через этот зазор, в) Верхней канавки 19, объем которой образует в меньшем цилиндре его объем мертвого пространства, г) Отношения Относительного Сжатия к Объему Ингрессии. д) Зависимости перемещения и угла поворота кривошипа для меньшего поршня 7 относительно большого поршня 5, в частности, во время такта сжатия. Это определяет скорость уменьшения объема в меньшем цилиндре 3 в течение большей части такта сжатия указанных двух поршней. Использование вышеприведенных признаков, в выбранной комбинации или в отдельности, в зависимости от конструкции двигателя, подавляет ингрессию почти до конца такта сжатия меньшего поршня 7,' например, использование признака (б) также требует использование признака (в). Однако, использование признака (а) может требовать, чтобы меньший поршень 7 отставал от большего поршня 5 (признак (д)). Признаки (б) и (в) используются, например, на фиг. 9, на котором показан поток газа через головку 8 меньшего поршня 7 сквозь зазор 18. Во время такта впуска меньшего поршня при увеличении первого объема 14 меньшего цилиндра 3, топливо подается в первый объем, например, форсункой 24. По мере испарения топлива, оно создает допо лни тельное порциальное давление Вл первом- объеме 14, и если давление остается меньше, чем давление в большем цилиндре 1 во время такте выпуска большего поршня, то часть газов в большем цилиндре 1 перемещается сквозь зазор 18 и смеши вается с топливом. Ограничение, накладываемое на величину это го зазора, может способствовать падению давления, которое удерживает давление в первом объеме 14 ниже давления в большем цилиндре 1, и этот эффект может возростать с увели чением скорости двига теля. Для обеспечения полной сегрегации во время такта вп уска меньшего поршня, количество топлива, двигателя Мерритта с Промежуточной ингрессией, показанного на фиг 12, область зоны 2 горения, которая открывается в направлении большего цилиндра 1, временно блокируется сплошным граничным участком, образованным выступом в Этот граничный участок содержит одно или несколько отверстий 36, выполняющих функцию, аналогичную отверстию 4, показанному на фиг. 11. Указанное отверстие может направлять воздух из цилиндра 1 в зону 2 горения с тангенсиально и/или осевой скоростной соста вляющей Э то способствует вращательному движению газа в воздухе, подаваемому в зону 2 горения во время последней фазы такта сжатия Сплошной граничный участок, образованный в виде выступа 6 на поршне 5 (см фиг 12) может иметь форму пробки При этом образованная выступом 6 пробка может иметь большой зазор между стенкой меньшего цилиндра 3, содержащего зону 2 горения, для предотвращения контакта при движении поршня. Эффективная высота Н пробки, образованной выступом 6, над головкой большого поршня 5 может быть относительно малой, например, в пределах 10 - 20% величины хода большего поршня 5. Это объясняется тем, что большая часть воздуха (например, 50 - 70%) в большем цилиндре 1 проходит мимо пробки в камеру 2 сгорания в течение последних 10 - 20% движения большого поршня к концу такта сжатия. Более того, этот воздух имеет увеличенную плотность, так как он находится в очень сжатом состоянии. Как видно на фиг. 12 выступ 6 в виде пробки и поршень 7 имеют поверхности частично сферической формы, которые способствуют вихревому движению воздуха в зоне 2 горения. На фиг. 13 - 16 показаны виды сверху четырех возможных форм выполнения факельной пластины Она имеет гнезда 37 и 38 соответственно дли тарелок клапанов 26 и 28, и на чертеже показаны возможные формы отверстия между большим цилиндром 1 и меньшим цилиндром 3. Конструктивные исполнения, показанные на фиг. 15 и 16, позволяют иметь четыре клапана на цилиндр. Два впускных клапана 28 и два выпускных клапана 26 окружают пблностью откры-* тый, центрально расположенный меньший цилиндр 3 в двигателе с Непосредственной Ингрессией. Поперечное сечение меньшего цилиндра может быть круглым либо иной подходящей формы, как показано на фиг. 15, для наилучшего использования площади, имеющейся на факельной пластине. Хорошее управление штока 9 позволяет головке 8 иметь любую форму в поперечном сечении без опасности и касания стенки 16 меньшего цилиндра. Четырехклапанное конструктивное исполнение является симметричным и способствуе т хорошему потоку газа. На фиг. 13 показан пример двухклапанного конструктивного исполнения в двигателе с Предкамерной Ингрессией. Здесь пространство сгорания сообщается с большим цилиндром 1 через отверстие 4 (см. так* же фиг. 11). На фиг. 14 показаны клапанные тюлости/39 впускного клапана 28 и выпускного клапана 26 и вид с торца зоны 2 горения в двигателе с-Предкамерной Ингрессией. Неглубокие каналы 40 вырезаны в головке цилиндра или в другом конструктивном элементе - в головке большого поршня для направления газов в отверстие 4 и из 20 32582 подаваемого в первый объем 14 в меньшем цилиндре 3 должно быть согласовано с рабочим объемом меньшего цилиндра для обеспечения того, чтобы суммарное давление в первом объеме 14 удерживалось ниже, чем давление в большем цилиндре 1 во время его такта впуска Более летучие топлива , такие как бензин, могут потребовать больший объем для меньшего цилиндра 3 по сравнению с іЛеное летучими топливами, которью могут не полностью испаряться в меньшем цилиндре до начала процесса ингрессии. Менее летучие топлива могут быть-, однако, использованы в двигателе Мерритта , поскольку процесс ингрессии может обеспечить мощный выброс газов, как показано на фиг. 10, причем этот газ может нести в себе количество не испарившегося топлива в виде очень мелких капель, которые могут быть быстро сожжены в зоне горения. Например, чистый двигатель Мерритта, может использовать дизельное топливо впрыскиваемое форсункой 24 под низким давлением в первый объем в меньшем цилиндре 3, и тем не менее он будет . работать без полного испарения всего количества топлива, в особенности, при полной нагрузке. В таком случае, только часть топлива испаряется во время тактов впуска и сжатия меньшего поршня, а оставшаяся часть жидкого топлива распыляется при выбросе с горячими газами во время процесса ингрессии. Объем, содержащийся в верхней канавке 19, также образует объем мертвого пространства для меньшего цилиндра 3 пока головка 7 меньшего поршня 7 не достигнет этой канавки к концу такта сжатия, объем мертвого пространства, например, в вер хней канавке 19 меньшего цилиндра 3 может £ыть выбран таким, чтобы отношение объемов (а следовательно, и отношение давления) в течение каждого последовательного шага перемещения меньшего поршня 7 во время его такта сжатия было меньше дгія меньшего цилиндра 3, чем соответствующее объемное отношение в большем цилиндре 1 в течение того же периода времени перемещения Таким образом, увеличение давления в первом объеме 14 меньшего цилиндра 3 меньше, чем увеличение давления в большем цилиндре 1, даже если оба цилиндра начинают такт сжатия при одинаковом давлении. Таким способом поддерживается сегрегация в, течение такта сжатия обоих поршней, пока меньший поршень не достигнет канавку 19. Затем, внезапная потеря этого объема мертвого пространства, происходящая в момент времени, когда зазор 18 внезапно увеличивается, запускает процесс ингрессии. Признак (д) можно объяснить с помощью фигур 7 и 8. Положение двух поршней 5 и 7 по мере их перемещения в течение тактов из внешни х мертвы х точек (ВМТ) во вн утренние мертвые точки (ВМТ) изображены в зависимости от угла поворота кривошипа двигателя в пределах от 180* до 360е. Положение каждого поршня показано в виде процентного отношения длины хода каждого поршня. Кривая I показывает почти синусоидальное движение кривошипного механизма для большего поршня, а кривые II и III показывают движение меньшего поршня 7 под воздействием кулачка, причем распределительный вал установлен под двумя фазовыми углами относительно коленчатого вала. Точки Ин и Ищ показывают момент начала процесса ингре ссии , когда кромка 17 головки 8 меньше го поршня 7 начинае т лриоткры• вать верхнюю канавку 19 Можно сделать так, чтобы кривая II (III) отставала от кривой I с тем, чтобы при большинстве угловы х положений кривой, та, до ингрессии в точке Ин (Mm), больший поршень 5 ' перемещался вперед больше чем меньший поршень 7, создавая при этом большее давление в большем цилиндре 1, чем подъем давления в первом объеме 14 меньшего цилиндра 3. Из перемещений, показанных на фиг. 7 и 8, видно, что во время такта сжатия больший поршень уменьшает объем в большем цилиндре пропорционально быстрее, чем соответствующее уменьшение первого объема меньшего цилиндра. Точка Ин (Ищ) представляет собой точку ингрессии вдоль остающейся длины хода меньшего поршня 7. Относительное отставание меньшего поршня 7 от большего поршня 5 может быть обеспечено кулачком 12 (фиг 1) и/или путем углового перемещения кулачка, приводящего в движение меньший поршень 7, относительно коленчатого вала, который приводит в движение больший поршень 5. Процесс ин грессии в двига теле Мерри тта . , Процесс ингрессии следует за процессом сегрегации и заключается в передаче содержимого первого объема 14 меньшего цилиндра 3 в зону 2 горения через кромку 17 меньшего поршня 3. Это происходит в конце такта сжатия меньшего поршня 7, что видно на фиг. 10 При этом содержание первого объема 14 меньшего цилиндра 3 состоит из топлива, которое может быть либо полностью испарившимся или частично испарившимся, и некоторого количества воздуха , а также, вероятнб, 'некоторых газообразных продуктов сгорания. Такая смесь очень богата на топливо и бедная на кислород, и поэтому она не будет хорошо гореть даже в конце такта сжатия, когда эта смесь поступает в зон у 2 горения , содержа щую бо льшую часть всасываемого воздуха, топливо может начать легко гореть после соединения с кислородом и зажигания. Когда кромка 17 головки 8 меньшего поршня 7 достигнет края канавки 19, процесс сегрегации останавливается. Затем газы, содержащиеся в первом объеме 14 меньшего цилиндра 3, выталкиваются в зону 2 горения дальнейшим движением поршня 7. Газ богатый на топливо направляется канавкой в радиальном направлении и вниз и смешивается с воздухом, который вращается в зоне горения вдоль цилиндрической стенки. Когда поршень 7, наконец, сядет на уплотняющую поверхность 23, топливо уже будет вытеснено в зону 2 горения, включая любое жидкое топливо, которое не испарилось во время сегрегации. Толщина Т кромки 17 головки 8 (фиг. 10) меньшего поршня 7 влияет на положение этого поршня, при котором начинается ингрессия. Чем больше величина Т, тем позже начинается ингрессия. Время начала ингрессии может быть различным в зависимости от конструкции двигателя, в частности, от используемого метода зажигания. Если используется зажигание от сжатия, то время ингрессии определяет момент начала сгорания, но процесс сгорания не закончится пока меньший поршень не достигнет своего гнезда и не подаст все топливо в зону горения, где присутствуе т кислород. Если используется ВСЗИ, то ингрессия мо 21 32582 филь кулачка, штриховые кривые от точки Иш до 8С2а или от И|ц до 9С2Ь показывают положение меньшего поршня 7 во время процесса ингрессии.' До достижения точки Иш движение меньшего поршня регулируется профилем кулачка. После точки Иш, т.е. после начала процесса ингрессии, меньший поршень 7 свободно ускоряется до максимально возможной скорости лод воздействием пружины 22 и усилия газа, действующе го на меньший поршень в этом положении. Это свободное движение зависит от времени, и поэтому конец процесса ингрессии имеет место при более позднем угле поворота коленчатого вала при -более высоких оборотах двигателя (точка 9С2Ь) по сравнению с меньшими оборотами двигателя (в точке вС2а). Это не является недостатком, если весь процесс ингрессии происходит достаточно быстро, например, в течение углового поворота на ^одиннадцать градусов коленчатого вала при более высоких оборотах двигателя. Например, при числе оборотов двигателя на холостом ходе равном 600 об/мин процесс ингрессии может длиться в течение поворота коленчатого вала на два градуса (от 10° поворота коленчатого вала большою поршня 5 перед внутренней мертвой точкой до 8е поворота коленчатого вала перед внутренней мертвой точкой). При 6000 об/мин процесс ингрессии может охватить 11° поворота коленчатового вала (который включает участок углового поворота коленчатого вала, начинающийся за 10° до положения внутренней мертвой точки и оканчивающийся в положении .1° после положения внутренней мертвой точки для большего поршня 5). До начала свободного ускоренного перемещения меньшего поршня 7 в точке Ищ он будет перемещаться быстрее при скорости движения равной 6000 об/мик, чем при 600 об/мин, а это способствуе т более короткому процессу ингрессии при более высокой скорости двигателя. В конце процесса ингрессии меньший поршень останавливается, когда головка 8 поршня 7 соприкасается со своим гнездом, образованным уплотняющей поверхностью 23. Удар смягчается газом, который быстро вытесняется из первого объема 14 меньшего цилиндра 3. Результир ующая высокая скорость ингрессирующи х газов (см. стрелку 44 на фиг. 10) способствует смешиванию топлива и воздуха в зоне 2 горения. Такое конструктивное исполнение способствует поздней ингрессии - очень короткой длительности. Этот процесс может быть очень подходящим для искрового воспламенения в чистом режиме работы двигателя Мерритта, при котором вся порция топлива впрыскивается в меньший цилиндр 3. При такой схеме воспламенение могло бы произойти с началом ингрессии, а время сгорания может быть коротким при всех скоростях двигателя, обеспечивая таким образом очень высокий термический КПД. Альтернативным конструктивным исполнением является поддержание процесса ингрессии в течение заданного угла поворота коленчатого вала при непрерывным воздействии кулачка. Это показано посредством продолжения кривой II до точки конца ингрессии в положении внутренней мертвой точки (соответствует на диаграмме угловому положению коленчатого вала 360'). В этом случае время начала воспламенения нужно будет задержать до момента, еле жет начаться раньше до зажигания от искры Время ее начала не столь критично, поскольку начапо сгорания регулир уется моментом появления ис-' кры, которая имеет место после начала ингрессии. Момент начала ингрессии немного предшествует моменту зажигания, поскольку топливу необходимо смешаться с кислородом в зоне горения для достижения устойчивого процесса горения По мере развития процесса ингрессии необходимо синхронизировать начало процесса ингрессии с моментом начала процесса сгорания в отношении к положению большего поршня. Одно из предпочтительных решений заключается в создании поздней ингрессии'к ороткой длительности. Описанные ранее фиг. 7 и 8 относительно процесса сегрегации показывают как можно регулировать во времени процесс ингрессии. Кривые И и lit* показывают два возможных движения меньшего цилиндра 3, используя один профиль кулачка и меняя фазовый угол между распределительным валом (который приводит в движение 'меньший поршень) и коленчатым валом (который приводит в движение больший поршень). Точки Ин и Им показывают начало процесса ингрессии, которое физически определяется приходом меньшего поршня к началу верхней канавки, как показано на фиг. 10 Как видно из фиг. 7 и 8, обе эти точки лежат на общей линии на расстоянии X от конца хода поршня, причем расстояние X представляет собой положение начала канавки 19. На фи г 7 двойная стрелка И показывает влияние изменения фазового угла между распределительным валом и коленчатым валом на момент начала процесса ингрессии. В результате ингрессия начинается при угловых положениях 01 и 92, соответственно, для кривых II и HI. Увеличение угла запаздывания между кривыми I и Н дает кривую III. Кривая 111 показывает, что при каждом положении коленчатого вала меньший поршень отстает на большее рас-, стояние от положения большего поршня по сравнению с кривой П. Это отставание поршня по расстоянию является одним из путей, с помощью которого может регулироваться начало сегрегации, так как оно регулирует последовательные отношения объемов для двух поршней 5, 7 во время такта сжатия. Также видно, что отставание влияет на положение меньшего поршня 7, при котором начинается ингрессия (показано либо в точке 61, либо в точке 62). Отставание также задерживает конец процесса ингрессии. На фиг. 8 показана увеличенная часть фиг 7 для иллюстрации регулирования длительности процесса ингрессии. Период ингрессии, показанный на кривой III, представлен угловым перемещением коленчатого вала из 92 в ЄС2. Увеличивая отставание меньшего поршня 7 из положения II до III задерживает как начало (из 91 до 02), так и конец (от ВМТ до 8С2) процесса ингрессии. На диаграмме видно, что конец в 0С2 переместится в начало рабочего хода большого поршня 5, и это может быть нежелательным средством задержки начала процесса ингрессии. Для устранения такого недостатка профиль кулачка должен быть выполнен таким, чтобы обеспечить резкое разъединение с меньшим поршнем 7 после достижения точки начала ингрессии в 02. Возможный профиль кулачка для это го показан на фиг. 30. Использ уя такой про 22 3258с большой клинообразной камерой 49 сгорания, которая соответственно удовлетворяет потребностям большего цилиндра 1. Топливно-воздушная смесь в первом объеме 14 меньшего цилиндра можно сделать легко воспламеняемой от искры, например, она может быть сделана стехиометрической. Вторая форсунка 47 низкого давления подает топливо во впускной канал 27, подающий воздух в большой цилиндр 1. Дроссельная заслонка 48 может понадобиться для регулирования отдаваемой мощности такого двигателя. Подача топлива через форсунку 47 может быть меньшей, чем количество, необходимое для стехиометрической смеси, которая должна быть создана в большем цилиндре 1 во время тактов впуска и сжатия. Следовательно, больший цилиндр 1 работает как двигатель, сжигающий обедненное топливо, и может оказаться, что без поддержки свечи зажигания 29 будет не в состоянии обеспечить достаточно энергии для воспламенения обедненной смеси в конце такта сжатия. Однако, топливно-воздушная смесь, ингресированная из первого объема 14 меньшего цилиндра, легче воспламенить свечой зажигания 29, и вслед за этим образующийся факел может воспламенить обедненную смесь, подаваемую в камеру 49 сгорания с помощью большего поршня 5. При такой схеме двигатель может работать на холостом ходу, используя лишь топливо, подаваемое форсункой 24, при этом форсунка 47 отключена При более низких частотных нагрузках дроссель 43 может понадобиться для регулирования концентрации топлива в обедненной смеси для ее факельного зажигания из малого цилиндра. И наоборот, дополнительное топливо можно подавать в малый цилиндр форсункой 24 пока не включится форсунка 47 для получения обедненной смеси с достаточной концентрацией для факельного зажигания. Факельным топливом может быть бензин или газообразное топливо, такое как водород или самоиспаряющееся жидкое топливо, например, пропан или бутан. Конс труктивное исполнение, показанное на фиг. 18 также подходит для использования с почти однородными топливно-воздушными смесями, подаваемыми в больший цилиндр 1. Меньший цилиндр 3 выполнен настолько малым, насколько это возможно, и содержит свечу зажигания также настолько малую, насколько это возможно для получения плазмы с-целью воспламенения топливно-воздушной 'смеси в зоне 2 горения, вместо использования обычной свечи зажигания. Узел с меньшим цилиндром, меньшим поршнем и свечой зажигания может быть даже ввинчен в головку цилиндра обычного БДИЗ вместо обычной свечи зажигания. В такой конструкции меньший поршень 7 может иметь электрический привод. Конструктивное исполнение, показанное на фиг. 18, также имеет наклонную ось для перемещения меньшего поршня. Такая механическая конструкция может быть удобной для компановки приводных механизмов впускного и выпускного клапанов 28 и 26, и малого поршня 7. На фиг. 19 показано другое конструктивное исполнение двигателя Мерритта, используемого в режиме гибридного факельного зажигания. Оно пригодно для использования с топливами, которые обычно воспламеняются за счет сжатия, например, дизельные топлива. Сферическая камера 49 сгорания, выполненная частично в головке цилиндра и частично в головке большего поршня 5, работает на большем цилиндре 1, и она показана как пример одного из многих различных вариантов выполнения камеры сгорания. Первый объем в меньшем цилиндре снабжается топливом с помощью форсунки 24, предназначенной для работы на низком давлении. Это топливо используется для факельного зажигания последующего топлива, подаваемого в зону горения второй топливной форсункой 50 высокого давления, предназначенной для работы на высоком давлении. Такая конструкция является типичным конструктивным исполнением дизельного гибрида для двигателя Мерритта, где форсунка 50 может быть дизельной форсункой высокого давления, а форсунка 34 может быть форсункой низкого давления для впрыска малого количества либо дизельного, либо другого более летучего топлива или газообразного топлива в меньшем цилиндре. В таком конструктивном исполнении видно, что сегрегированное топливо, подаваемое форсункой 34, воспламеняется от сжатия без использования свечи зажигания. Однако, можно применить факельное зажигание в дизельных двигателях, использующих такое летучее топливо, как бензин, подаваемый форсункой 24 и воспламеняемый от 24 32582 искры, используя процесс ВСЗИ, описанный со ссылкой на фиг. 18. Одним из преимуществ такого Мерритт/дизель гибридного двигателя является уменьшение или даже устранение времени задержки зажигания свойственного дизельному двигателю до такой точки, когда известный стук в нем исчезнет. Другим преимуществом является уменьшение выхлопа дыма или частиц дизельного двига теля и ускорение процесса сгорания, при этом увеличи вае тся уде льная мощность дизельного двигателя. Дви га те ль Мерр и тта в е го чистом и ги бридном видах, m 1. Чистый вид двига теля Меррита. При ра боте в режиме чистого двига теля Мерритта , например, при диапазоне топливного коэффициента *, F от 10% (для холосто го хода) до 80% при максимальном СЭТД, впуск воздуха в больший цилиндр 1 может быть недросселированным и при отсутствии какоголибо топлива. Работа в режиме чистого двигателя Мерритта вряд ли потребует полного сжигания при топливном коэффициенте F = 100%, поскольку некоторое количество воздуха , присутствующие в большем цилиндре, не может смещаться с топливом во время процесса горения. Более того, сжигание топлива при значении F от 80% до 90%, например, может привести к образованию нежелательных оксидов азота в. вы хлопных газах, тогда как некоторое количество кислорода также присутствуе т в вы хлопны х газа х. Э то сделает неэффекти вным обычный'тре хступенчатый каталити ческий преобразователь, используемый для обработки выхлопных газов. Ни же топливного коэффициен та, например, 80% присутствующие почти 20% избыточного воздуха может бы ть достато чным &ля понижения температуры вы хлопны х газов, чтобы избежать образование оксидо в азо та . В режиме работы с чис-'тым дви гателем Мерритта о тно шение рабочего объема Е малого цилиндра 4 максимизируют, что бы он мог пропусти ть наибольшее количество , топлива. В констр укти вном исполнении с Непосредственной Ингрессией, показанному на фиг. 1 , диаметр головки 8 меньшего поршня 7 ограничен . необходимостью обеспечи ть доста точн ую пло щадь на факельной пластине для размещения впускного и 'вып ускного клапано в 28 и 26, хо тя > форма головки 8 может быть и некруглой как показано на фиг 15 Первый рабочий объем 14 в меньшем цилиндре 3 можно также увеличить путем увеличения длины хода меньшего цилиндра 3 за счет регулировки приводного механизма Сравнительно просто прямой верхний кулачок, показанный на фиг. 1, может обеспечить длины хода, например, до 2 мм. Обычный кулисный механизм, при водимый в действие к ула чком, который не показан, может увеличить перемещение, например, до длины хода 30 мм. Рычажный механизм с двумя кулачками, показанный на фиг. 41, может значительно увеличить подъем кулачка, например, в 5 раз, при этом компановка механизма весьма компактна. На фиг. 41 показано как два кулачка 12, кинематически связанные шестернями (не показаны), качают рычаг 51, который удерживается в контакте с кулачками с помощью пружин 22. Конец рычага 51 соединен со штоком 9 меньшего поршня 7 шти фтом 52, а боковое давление воспринимается упорным кольцом 53. На фиг. 3 -6 показан увеличенный период такта вп уска меньшего поршня 7, который может быть равным 360* поворота коленчатого вала или 180* поворота распределительного вала. Такая большая длительность подъема кулачка обеспечивается профилем кулачка 12, который менее критичен в отношении напряжения между кулачком и его ведомыми деталями при заданной длине хода по сравнению с профилем кулачка 34, показанного на фиг. 37 - 40. Отношение рабочего объема Є малого цилиндра может быть увеличено путем увеличения диаметра отверстия при использовании конструктивного исполнения с предкамерной ингрессией, показанного на фиг. 11. В данном конструктивном исполнении существует гораздо меньше взаимовлияние между вп ускным и выпускным клапанами и отверстием 4, которое можно расположить вблизи круговой кромки пластины зажигания рядом с отверстием большего цилиндра. Поэтому диаметр меньшего поршня может быть увеличен и при заданном рабочем объеме длину хода меньшего поршня можно увеличить. В таблице 1 показан пример работы четырехтактного двигателя в чистом режиме Мерритта. Значение Е и топливные коэффициенты F даны только с целью иллюстрации. Таблица 1 Конструктивное исполнение двигателя, работающего в чистом режиме Мерритта с предкамерной ингрессией, показанного на фиг. ,30, предназначенного для использования в пдссажирском автомобиле при езде по городу с высокой экономией топлива. Отношение рабочего объема Е= 12%...5% • Топливо: бёнзин(летучий) Степень сжатия »10:1, короткий процесс ингрессии Вид зажигания: искровое воспламенение от сжатия зажигаемое искрой (ВСЗИ) Суммарный топливный коэффициент F для двигателя (%) Значения F із меньшем цилиндре (%) Значения F в большем цилиндре (%) (недросселировамный) ю 10 50 50 80 80 (максимум) Для типичного двигателя с отношением рабочего Є Рабочий объем (больший цилиндр) = 500 см 3 Рабочий объем (меньший цилиндр)* 60 см 9 Требуемый объем камеры сгорания * 60 см 3 ' 2S 00 0 12% применимы следующие значения: 32582 2. Виды Мерритт/дизельных гибридов. На фиг. 20 показан двигатель Мерритта в гибридном конструктивном исполнении с дизельным двигателем, а на фиг. 21 - 24 показаны схемы 4-тактной работы такого двигателя. В таком конструктивном исполнении применяются две топливные форсунки. Форсунка 44 является топливной форсункой низкого давления для режима работы Мерритта, а форсунка 50 является топливной форсункой высокого давления для дизельного режима работы. Форсунка 34 подает топливо в первый объем 14 в меньший цилиндр 3 во время такта выпуска большего поршня Лишь небольшое количество топлива подается в режиме Мерритта, например, с топливным коэффициентом F = 10%, причем это количество может оставаться пос-' тоянным или изменяться с нагрузкой и скоростью двигателя в зависимости от характеристик сгорания определенного конструктивного исполнения камеры сгорания. Вторая форсунка 50 (типичная дизельная топливная форсунка) расположена так, чтобы подавать оставшееся количество топлива-, топлива с низким октановым числом или высоким цетановым числом таким как дизельное, равномерно внутрь зоны 2 горения. На фиг. 31 показаны допустимые места установки двух форсунок 24 и 50. Двигатель, показанный на фиг. 20, воспламеняется от сжатия. На фиг. 21 - 24 показана работа указанного двигателя при 4-тактном цикле. На фиг. 24 показан такт выпуска большего поршня 5 и начало такта впуска меньшего поршня 7. Небольшое количество дизельного топлива впрыскивается в первый объем 14 в меньший цилиндр с помощью форсунки 24 низкого давления. Небольшое количество выхлопных газов также входит в меньший цилиндр через зазор 18 во время ранней фазы такта впуска. Во время такта впуска большего поршня (фиг. 21). меньший поршень продолжает свой такт впуска. К концу такта сжатия обоих поршней (фиг. 22) испарившееся топливо в меньшем цилиндре ингрессирует в зону 2 горения, где оно воспламеняется за счет контакта с горячим воздухом в процессе из'вестном как воспламенение от сжатия. В этот момент вторая форсунка 50, которая является обычной дизельной форсункой, впрыскивает топливо как показано на фиг. 22. Топливо восстанавливается очень быстро под воздействием факела пламени или повышения температуры за счет сгорания топ лива в режиме Мерритта. Во время рабочего хода, показанного на фиг. 23, меньший поршень 7 остается в положении своей внутренней мертвой точки и не мешает процессу сгорания в зоне 2 горения. Мерритт/дизельный гибридный режим направлен на факельное зажигание, при котором второй цилиндр используется в качестве быстрого и мощного источника воспламенения для подаваемого главного заряда дизельного топлива, как было ранее описано со ссылкой на фиг. 19. Второй вариант конструкции для реализации Мерритт/дизельного гибридного режима показан на фиг. 25, а 4-тактный цикл работы двигателя показан на фиг. 26 - 29. В данном варианте конструкции двигателя, единственная топливная форсунка 54 высокого давления служит двойной цели - подаче небольшого количества топлива, например, F = 10% во время такта впуска меньшего цилиндра 3 (фиг. 29) и оставшейся большей части дизельного топлива вблизи положения внутренней мертвой точки большего цилиндра 1, при этом указанные процессы происходят во время ингрессии и/или после ее завершения как показано на фиг. 27. Расположение форсунки 54 таково, что она может подавать первое количество топлива в первый объем 14 в меньший цилиндр 3 во время такта впуска меньшего цилиндра, тогда как второе количество топлива подается на 500° поворота коленчатого вала позже непосредственно в зону 2 горения к концу такта сжатия большего поршня 1. Двойная подача топлива за один цикл может управляться электронными средствами. Такие системы впрыска дизельного топлива с электронным управлением были недавно внедрены для дизельных двигателей. На фиг. 31 показано еще одно возможное положение для форсунки 54. Все количество топлива может быть подано за два или более импульсов или подаваться непрерывно при постоянной или непрерывной величине подачи. На фиг. 28 показан рабочий ход большего цилиндра 5, когда меньший поршень 7 остается в своей внутренней мертвой точке. Из фигур 21 - 24 и 26 - 29 видно, что две системы сгорания Мерритт/дизельной гибридной конструкции двигателя работают одновременно. В таблицах 2 и 3 показаны примеры работы двигателя в Мерритт/дизельном гибридном режиме. Значение топливных коэффициентов F даны только с целью иллюстрации. Таблица 2 Конструктивное исполнение двигателя в виде Мерритт/дизельного гибрида с непосредственной ингрессией, использующего двухимпульсную топливную форсунку высокого давления, как показано на фигурах 25 и 26 - 29, предназначенного для использования в пассажирском автомобиле. Отношение рабочих объемов Е = 5% Топливо: дизельное топливо Степень сжатия =16:1 Вид зажигания: не поддерживаемое воспламенение от сжатия Суммарный топливный коэффиЗначения F в меньшем цилиндре (%) Значения F в большем цилиндре (%) циент F для двигателя (%) (недросселированный) 10 10 0 20 10 10 50 " 10 40 100 10 90 Для отношения рабочих объемов Е = 5% применимы следующие значения: Рабочий объем (большой цилиндр) = 500 см 3 Рабочий объем (меньший цилиндр) * 25 см 3 Дополнительный объем камеры сгорания (внутри меньшего цилиндра) = 8 см 3 26 32582 Таблица 3 Конструктивное исполнение двигателя в виде Мерритт/дизельного гибрида, работающего с двумя видами топлива и -использующий топливную форсунку 50 высокого давления для дизельного режима и топливную форсунку 24 низкого давления для режима Мерритта, как показано на фиг. 20, и предназначенного для использования на грузовом автомобиле. Отношение рабочих объемов Е = 3% Топливо: дизельное топливо - для большего цилиндра Топливо: бензин (или газ пропан) - для меньшего цилиндра. Степень сжатия = 14:1 Вид зажигания - искровое воспламенение от сжатия зажигаемое искрой (не показано на фиг. 20) Суммарный топливный коэффициент F дли двигателя (%) Значения F в меньшем цилиндре (%) Значения F в большем цилиндре (%) (недросселироваиный) 6 20 50 100 0 , 14 44 94 Для отношения рабочих объемов Е ~ 3% применимы следующие значения: Рабочий объем (больший цилиндр) - 2000 см 3 Рабочий объем (меньший цилиндр) - 94 см 3 Дополнительный объем камеры сгорания (в головке большого поршня - не показан) - 94 см 3. Понятно, что чистый двигатель Мерритта, работающий на дизельном тспливе с воспламенением от сжатия не является дизельным двигателем Такой двигатель Мерритта (на фиг. 11 показан в варианте с предкамерной ингрессией, а на фиг. 12 - в варианте с промежуточной ингрессией) используют только одно устройство для подачи топлива, которое связано с первым объемом 14 в меньшем цилиндре и подает топливо под низким давлением во время такта впуска меньшего поршня Чистый двигатель Мерритта может работать с дизельным топливом как двигатель с воспламенением от сжатия, но тем не менее он не является гибридным дизельным двигателем при работе в чистом режиме Мерритта. Например, двигатель Мерритта с предкамерной ингрессией, меньший цилиндр которого показан на фиг. 17, может работать на дизельном топливе, вероятно, в сочетании с искровым зажиганием или искровым воспламенением от сжатия. Однако, поскольку весь заряд топлива подается в этот двигатель через форсунку 24 во время такта впуска меньшего поршня, двигатель остается чистым двигателем Мерритта и не является видом дизельного гибрида. 3 . Кон стр ук ти вн ые и сполнения Мер ритт/БДИЗ двигателя.* Эти конструктивные исполнения позволяют чистому двигателю Мерритта работать последовательно с БДИЗ в одной и той же конструкции двигателя, которая показана на фиг. 32. На фиг. 32 показана дополнительная форсунка 47 низкого давления'и дроссельная заслонка 48, расположенная во впускном канале большего цилиндра 1 в варианте конструкции характерного для БДИЗ. Свеча зажигания 29 расположена в зоне 2 горения и служит двум целям. Она воспламеняет индоссированное топливо в режиме Мерритта в процессе искрового воспламенения от сжатия, и наоборот, она воспламеняет предварительно смешанную стехиометричную топливно-воздушн ую смесь в режиме чистого БДИЗ. Гибридная конструкция с бензиновым двигателем имеет то преимущество, что она позволяет использовать стехиометричную воздушно-топливную смесь при высоких значениях топливных коэффициентов F, нап ример, от 80 до 100%. При этом, весь кислород удаляется из выхлопных газов, чтобы можно было использовать трехступенчатый каталитический п р ео бра зо ва те ль . Зн а чен ие F в диа па зо не 80. 100% приводят к наибольшему образованию оксидов азота в выхлопных газах двигателя. Гиб-ридный Мерритт/БДИЗ двигатель можно рассматривать как двигатель Мерритта, сконструированный для работы в качестве БДИЗ. В таком двигателе меньший цилиндр 3 выполнен достаточно большим для приема значительного количества топлива, например, до 80% максимального забора топлива двигателя при полной нагрузке (F до 80%). Проще говоря, чем больше меньший цилиндр 3, тем больший объем топлива, которое он может принять и максимально испарить до ингрессии. Меньший цилиндр может иметь отношение рабочего объема Е равное, например, почти 10% рабочего объема большего цилиндра 1, хотя относительные размеры обои х ци линдро в выбираются из конор уктивных соображений Меньший цилиндр может содержать всю зону 2 горения и быть сконструирован иначе в конструктивных исполнениях с непосредственной ингрессией, предкамерной ингрессией или промежуточной ингрессией. Поддержка поджигом искрой (ВСЗИ), использующая свечу зажигания 29, применяется для воспламенения такого топлива как бензин в двигателях, работающих в режиме" Мерритта со средними степенями сжатия от 8:1 до 12:1. Искра воспламеняет небольшое количество топлива при его ингрессии из первого объема 14 в меньший цилиндр 3 в пространство камеры 20 сгорания. Начальный факел поднимает давление и температуру в зоне 2 горения для обеспечения воспламенения от сжатия остающего топлива по мере протекания процесса ингрессии, тогда как топливо смешивается с воздухом необходимым для сгорания. Важно отметить, что в данном конструктивном исполнении на точное начало процесса воспламенения может влиять время начала процесса ингрессии, а также возникновения искры. Гибридный двигатель будет работать в режиме Мерритта при топливном коэффициенте F равном, например, 0...80%. При работе с топливными ко> 27 32582 количество стехиометрического топлива через обе форсунки 24 и 47 одновременно. На фиг. 33 - 36 показан 4-тактный цикл работы гибридного Мерритт/БДИЗ двигателя в его чистом БДИЗ режиме. Топливо подается во время такта впуска большего поршня 5 форсункой 47 во подводном коллекторе (фиг. 33) Свеча зажигания 29 воспламеняет стехиометрическую смесь в конце такта сжатия (фиг. 34) Меньший поршень 7 остается неподвижным во время рабочего хода (фиг. 35), не мешая при этом процессу горения. Во время такта выпуска (фиг. 36) форсунка 24 может не работать или подавать небольшое количество топлива, как показано, если форсунка 47 будет подавать некоторое количество топлива. Подавая некоторое количество топлива в меньший цилиндр 3 можно способствовать охлаждению головки меньшего поршня для предотвращения нежелательного преждевременного зажигания. В таблице 4 показан пример работы двигателя в режиме Мерритт/БДИЗ гибрида. Значение топливных коэффициентов F даны только с целью иллюстрации. эффициентами F больше чем, например, 80%, двигатель Мерритта в его чистом виде переходит в режим обычного бензинового двигателя с искровым зажиганием. Это может быть достигнуто путём отключения подачи топлива к меньшему цилиндру 3 через форсунку 24 и, вместо этого, включение подачи топлива к форсунке 47 подводного коллектора, показанного на фиг. 32. Эта форсунка подает топливо для, по существу, сте хиометрической топливной смеси ко впускному каналу 27 большого цилиндра 1. Для сохранения стехиометрии топливный коэффициент теперь регулируется в диапазоне F = 80... 100% посредством дроссельной заслонки* 48, которая была полностью открытой при работе в режиме Мерритта, но теперь частично закрывается при топливном коэффициенте F = 80% и полностью открывается при F = 100%. В режиме чистого БДИЗ форсунка 47 и дроссельная заслонка 48 обеспечивает подачу стехиометрической топливно-воздушной смеси в двигатель, тогда как в чистом режиме Мерритта форсунка 47 не работает, а форсунка 24 работает. На практике можн» также смешать необходимое Таблица 4 Параметры приведены для мощного пассажирского автомобиля. Отношение рабочих объемов Є = 10% Вид топлива: бензин Степень сжатия = 8:1 Режим Мерритта - искровое воспламенение от сжатия. Режим БДИЗ - обычное искровое зажигание как показано на фиг. 32 и 33 - 36 Суммарный топливный коэффициент F для двигателя (%) 10 20 50 80 100 Значения F в меньшем цилиндре (%) Значения F в большем цилиндре (%) 10 20 50 0 0 . 0 (недросселированный) 0 (недросселированный) 0 (недросселированный) 80 (дросселированный) 100 (недросселированный) Для отношения рабочих объемов Є = 10% приняты следующие значения: Рабочий объем (больший цилиндр) - 400 см Рабочий объем (меньший цилиндр) - 40 см 3 Дополнительный объем камеры сгорания (внутри меньшего цилиндра) -17 см 3. Понятно, что чистый двигатель Мерритта, работающий на бензине с искровым зажиганием, не является БДИЗ. Такой чистый двиїатель Мерритта, показанный на фиг. 5 в конструктивном исполнении с Непосредственной Ингрессией, а на фиг. 30 - в конструктивном исполнении с Предкамерной Ингрессией, использует только один подвод топлива через форсунку 24, сообщенную с первым объемом 14 в меньшем цилиндре, который подает топливо во время такта впуска меньшего цилиндра. Чистый двигатель Мерритта может работать на бензине и использовать искровое зажигание, но тем не менее, он не является гибридным БДИЗ при работе в чистом режиме Мерритта. В конструкции Мерритт/БДИЗ гибрида по фиг. 33 - 36 и 37 - 40 обе системы сгорания работают последовательно. 4. Режим гибридного Мерритт/БДИЗ двигателя, сжигающего обедненное топливо. На фиг. 18 показана работа в этом режиме, при котором меньший цилиндр 7 может иметь небольшое значение Е отношения рабочего объема. Назначение этого Мерритт/гибридного режима состоит в спо собство вании воспламенению обедненных смесей, подаваемых в больший цилиндр через вп ускной клапан 28 В этой гибридной форме двига теля р ежим Мерр и тта и режим БДИ З ра ботают совместно. Отно шение рабочего объема Е может, например , бы ть в передела х о т 2 до 5%, а топливный коэффициен т F при рабо те в чи стом режиме Мерр и тта може т, н априм ер , быть около 10%. Поэтому двига тель может1 работать на холостом ходу в чистом режиме Мерритта , но по мере ро ста по требно сти в мо щности , некоторое количе ство бензина подается в основн ую магистраль подачи воздуха 27 к большем у цилиндр у форсункой 47. При низких значениях ча сти чной нагр узки СЭТД очень обедненная смесь, подаваемая форсункой 47 , может не воспламениться даже с помощью режима Мерритта. В таком случае, дроссе льная заслонка 48 используется для обога щения смеси, подаваемой к впускному клапану 28, пока такое воспламенение не станет возможным. Это усло вие проиллюстрировано в та блице 5 при значениях F о т 20 до 50%. 28 32582 Т абли ца 5 Бензиновый двигатель, работающий на обедненном топливе, с факельным заж иганием в режиме Мерритта Отношение рабочих объемов Е = 4% Вид топлива - бензин Степень сж атия - 9:1 Реж им Мерритта искровое воспламенение от сж атия как показано на фиг. 18 Суммарный топливный коэффициент F для двигателя (%) Значения F в меньшем цилиндре (%) Значения F в большем цилиндре (%) 10 20 ' 50 80 100 10 10 10 10 0 0 (недросселированный) 10 (дросселированный) 40( дросселиров анн ь ) 70 (недросселированный) 100 (недросселированный) Для отношения рабочих объемов Е = 4% применимы следующие значения: Рабочий объем (больший цилиндр) - 500 см3 Рабочий объем (меньший цилиндр) - 20 см3 Дополнительный объем камеры сгорания (в головке большего поршня) -40 см вают свечи заж игания с подачей водорода, например, известны как плазменно-струйные воспламенители. Сегрегационный процесс Мерритта позволяет, например, вводить жидкий бутан в меньший цилиндр при низком давлении во время такта впуска и оставаться там в сегрегированном виде пока он не будет воспламенен свечой заж игания по сле ингрессии . Реультирующая плазменная струя воспламенит предварительно смешанную воздушно-топливную смесь БДИЗ или, наоборот, она окажет значительное содействие в воспламенении и в процессе сж игания дизельного двигателя. Бензин и другие подходящие виды топлива могут быть использованы для получения плазмы. Миниатюрн ый меньший цилиндр 3 потребует мен ьши й приво дной механи зм для поршн я 7, а для этого мож но применить электрические или пневматические устройства. Миниатюрные меньший цилиндр и меньший поршень в сборе могут быть выполнены как ввинчиваемая в головку цилиндра приставка дл я замены не используемой свечи заж игания в БДИЗ-двигателях или для обеспечения воспламенения в дизельных двигателях. На фиг. 31 показано несколько возмож ных положений топливных форсунок, питающих меньший цилиндр 14 или зону 2 горения. Таблицы 6 и 7 иллюстрир уют при меры дизельного и стехиометрического бензинового ре* ж има работы двигателей, показанных на фиг. 18 и 19, использующих плазменно-факельное воспламенение в реж име Мерритта. Плазменное воспламенение. Снова возвращаясь к фиг. 18, это т вариант конструкции подходит и для дальнейшего применения этого изобретения. Меньший цилиндр может быть и спользован в качестве мощного источника плазменного воспламенения от искры как в БДИЗ, р аботающего стехиометри чески, так и в дизельном двигателе, работающего при низких степенях сж атия. В такой конструкции меньший цилиндр мож ет иметь даж е меньшее значение Е отношения рабочего объема, достаточное для испарения соответствующего количества топлива. Топливная форсунка 24 может подавать как очень малое количество летучего топлива, так и газообразное топливо. Оно мож ет подаваться во время такта впуска меньшего поршня небольшим клапаном, приводимым в действие электрическими или пневматическими устройствами. Водород, газообразный пропан или бутан, например, могут быть пригодными в качестве топлива для меньшего цилиндра, имеющим отношение рабочего объема только 1% или менее. Работа двигателя в качестве Мерритт/БДИЗ двигателя, сж игающего обедненное топливо, как показано на фиг. 18, или в качестве Мерритт/дизельного гибрида, как показано на фиг. 19, остается подобна описанным выше процессам, но назначением уменьшения размера цилиндра 3 является обеспечение простейшего способа увеличения энергии заж игания по сравнению со случаем заж игания без помо щи свечи заж игания. Системы, которые предусматри Т аблиц а в Плазменное воспламенение для судового дизельного двигателя с непосредственным впрыском Отношение рабочих объемов Е = 0,5%,Факельное топливо - бензин.Степень сжатия -16:1. Зажигание - ВСЗИ Значения F в меньшем цилиндре (%) Значения F в большем цилиндре (%) Суммарный топливный коэффициент F для двигателя (%) 10 20 50 80 ' 100 0.5 0.5 0.5 0,5 0,5 9,5 19.5 49,5 79,5 99,5 Для отношения рабочих объемов Е = 0,5% применимы следующие значения: Рабочий объем (больший цилиндр) - 5000 см3 Рабочий объем (меньший цилиндр) - 25 см3 Дополнительный объем камеры сгорания (содерж ащийся в головке большего поршня) Меньший поршень приводится в действие электроприводом. 29 305 см3 32582 Таблица 7 Плазменное воспламенение для легкого фузовика со стехиометрическим бензиновым двигателем Отношение рабочих объемов Е = 1% Факельное топливо • бензин Степень сжатия -10:1 Зажигание ВСЗИ Суммарный топливный коэффи- Значения F в меньшем цилиндре (%) Значения F в большем цилиндре (%) циент F для двигателя (%) 10 ' 20 50 80 100 1 1 1 1 1 9 19 49 79 99 Для отношения рабочих объемов Е = 1% применимы следующие значения: Рабочий объем (больший цилиндр) * Ю00 см 3 Рабочий объем (меньший цилиндр) =10 см 3 Дополнительный объем камеры сгорания = 100 см 3 Меньший поршень приводится в действие электроприводом. Расположение топливных форсунок, сообщенных с меньшим цкїлиндром, зависит от конструкции двигателя Мерритта и его назначения. Различные положения показаны на фиг. 31. Форсунка 24 расположена так, чтобы позволить форсунке низкого давления подавать топливо в режиме Мерритта. Это расположение имеет то преимущество, что форсунка экранирована головкой меньшего поршня во время рабочего хода и в течение большей части такта сгорания. Расположение форсунки 54 подходит как для чистого режима Мерритта, так и для электронно управляемой дизельной форсунки в конструкции дизельного гибрида, показанного на фиг. 25 и 26 - 29. Если это расположение используется в режиме Мерритта, то топливная форсунка должна быть в состоянии выдерживать давления и температуры сжигания, хотя она должна подавать топливо, такое как бензин, только при низких давлениях. Форсунки осевого типа, которые открываются наружу, пригодны для такого применения и могут приводиться в действие или плунжерным топливным насосом, или электронными средствами. Если такое расположение используется в гибридном дизельном режиме, то форсунка должна быть в состоянии подавать дизельное топливо под высоким давлением два раза за один цикл работы двигателя. Месторасположение форсунки 50 позволяет равномерно впрыскивать топливо по всему объему зоны 2 горения и наиболее подходит для дизельной топливной форсунки, работающей в гибридном Мерритт/дизельном двигателе, использующего две форсунки, как показано на (риг. 20 и 21 - 24. На фиг. 37 - 40 показана конструкция гибридного Мерритт/БДИЗ двигателя, использующего другой профиль кулачка 34 по сравнению с вытянутым профилем кулачка 12, рассматриваемого до этого. Кулачок 34 перемешает меньший поршень синхронно с большим поршнем в течение такта впуска (фиг. 37) и такта сжатия (фиг. 38). Во время рабо чего хо да (фи г. 39) й такта вып уска (фиг. 40) большего поршня 5 кулачок позволяет меньшему поршню оставаться неподвижным в его внутренней мертвой точке. Такой профиль кулачка можно использовать во всех вариантах двигателя Мерритта, включая и гибридные. Также допустимы модификации, позволяющие такту впуска меньшего поршня начинаться во время такта выпуска большего поршня, показанные на фиг. 40, и заканчиваться перед концом такта впуска большего поршня (см. фиг. 37). Профиль кулачка 34 придает более высокие скорости меньшему поршню во время его такта впуска по сравнению с профилем кулачка 12, и по этой причине он может больше подходить для использования с большими, менее скоростными двигателями или с меньшими значениями отношения рабочего объема Е. На фиг. 37-40 также показана оптимальная конструкция пригодная для Мерритт/БДИЗ гибридного двигателя, где привод меньшего поршня 7 отключается, когда двигатель работает в чистом режиме БДИЗ, и снова подключается когда двигатель должен работать в режиме двигателя Мерритта.. Цикл работы, показанный на фиг. 37 - 40, является поэтому типичным 4-тактным циклом работы БДИЗ. Такое отключение может быть использовано с любым подходящим профилем кулачка или с любым приводом (например, электрическим, механическим или пневматическим), выбранным для перемещения меньшего поршня, а также может быть применено с Мерри тт/ди эельным гибридным двигателем. Приводное устройство 55, соединенное с указанным механизмом 11 и соответствующим кулачком, служит для перемещения второго меньшего поршня 7. Управление работой одной или нескольких вышеупомянутых топливных форсунок а Также дроссельными заслонками и свечой 29 зажигания во всех вышеописанных конструктивных исполнениях заявленного двигателя осуществляют с помощью соответствующего устройства 56 управления. 30