Двигун внутрішнього згоряння (варіанти) і спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння (варіанти)

1 Двигун внутрішнього згоряння, який має циліндр, поршень, компресор, засіб охолодження повітря і клапанний механізм, який відрізняється тим, що має блок двигуна з принаймні одним циліндром у ньому, два впускні отвори, що сполучені із зазначеним циліндром та джерелом повітря, і випускний отвір, через який із згаданого циліндра випускають повітря, поршень, розміщений з можливістю руху у зазначеному циліндрі, впускний клапан, що вибірково закриває та відкриває кожний впускний отвір, випускний клапан, що вибірково закриває та відкриває випускний отвір, компресор, з'єднаний каналом із зазначеним джерелом повітря й щонайменше з одним впускним отвором для перетікання рідкого середовища, щонайменше один охолоджувач повітря, взаємно з'єднаний із зазначеним компресором та впускним отвором, засоби для вибіркового керування роботою зазначеного компресора та впускних клапанів і для вибіркового керування характеристиками дози повітря, які вибирають з ряду величин густини, тиску, температури й середнього та пікового тиску у зазначеному циліндрі, через що щонайменше частина зазначеного впускного повітря може бути вибірково стиснута зазначеним компресором перед впуском цього повітря у зазначений циліндр 2 Двигун за пунктом 1, який відрізняється тим, що зазначені засоби для вибіркового керування містять загальну множину клапанів, що стратегічно розміщені вздовж каналу, та загальний механізм керування двигуном, що керує роботою зазначе них клапанів 3 Двигун за пунктом 2, який відрізняється тим, що має другий компресор, з'єднаний із зазначеним компресором та зазначеним впускним отвором для перетікання рідкого середовища, з якими зазначений компресор сполучено, через що щонайменше частину впускного повітря вибірково стискують вдруге перед впуском у циліндр, у якій зазначені засоби для вибіркового керування містять засіб для вибіркового управління роботою зазначеного другого компресора 4 Двигун за пунктом 1, який відрізняється тим, що зазначений компресор є поршневим компресором 5 Двигун за пунктом 4, який відрізняється тим, що згаданий поршневий компресор містить у собі поршень, з'єднаний з колінвалом двигуна 6 Двигун за пунктом 1, який відрізняється тим, що зазначений компресор є роторним компресором 7 Двигун внутрішнього згоряння, який має циліндр, поршень, компресор, засіб охолодження повітря і клапанний механізм, який відрізняється тим, що має блок двигуна з щонайменше одним циліндром у ньому, два впускні отвори, сполучені із зазначеним циліндром та джерелом повітря, і випускний отвір, через який випускають повітря із зазначеного циліндра, поршень, розміщений з можливістю руху у зазначеному циліндрі, впускний клапан, що вибірково закриває та відкриває кожний зазначений впускний отвір, випускний клапан, що вибірково закриває та відкриває зазначений випускний отвір, два компресори, з'єднані із зазначеним джерелом повітря та з одним із зазначених впускних отворів для перетікання рідкого середовища, щонайменше один охолоджувач повітря, мережу подачі повітря, що має канал, що взаємно з'єднує зазначене джерело повітря, зазначений компресор, зазначений другий компресор, зазначений охолоджувач повітря, зазначений впускний отвір та зазначений другий впускний отвір, і засоби для вибіркового керування роботою зазначеного компресора, щоб він працював чи у режимі подачі стиснутої дози повітря, чи у режимі подачі нестиснутого повітря, засоби для вибіркового направлення стиснутого повітря до зазначеного першого впускного отвору та нестиснутого повітря о о> о ю 50799 до зазначеного другого впускного отвору 8 Двигун за пунктом 1, який відрізняється тим, що у нему розміщено засоби для подальшого підвищення турбулентності дози повітря, що входить у зазначений циліндр, та для зменшення зворотного потоку дози повітря під час повільного закриття зазначених впускних клапанів 9 Двигун за пунктом 8, який відрізняється тим, що у нему засіб для підвищення турбулентності є у вигляді одноходового клапана, що розміщений між впускним клапаном та циліндром 10 Двигун внутрішнього згоряння, який має циліндр, поршень, компресор, засіб охолодження повітря і клапанний механізм та колінвал, який приводить у рух щонайменше один поршень, для виконання ходу стискування та ходу розширення за допомогою згоряння, яке відбувається у циліндрі, через що у циліндрі стискується повітря та моторне паливо, який відрізняється тим, що має зовнішню фазу стиску, яка утворена дозою повітря, яку стискують поза циліндром, канал подачі, який з'єднує зазначену фазу стиску з циліндром, причому тут є проміжний охолоджувач, через який вибірково направляють зазначену дозу повітря, що приходить зі зазначеної зовнішньої фази стиску, два впускних отвори з впускним клапаном на кожному з них, і засоби для вибіркового керування зовнішньою фазою стиску та зазначеними впускними клапанами і для вибіркового керування характеристиками дози повітря, що вибрані із ряду величин густини, тиску, температури й середнього та пікового тиску у зазначеному циліндрі 11 Двигун за пунктом 10, який відрізняється тим, що має другу фазу внутрішнього стискання, під час якої зазначену дозу повітря стискують вдруге поза циліндром 12 Спосіб управління роботою двигуна внутрішнього згоряння, який має циліндр, поршень, компресор, засіб охолодження повітря, клапанний механізм та колінвал, що приводить у рух щонайменше одним поршнем під час ходу стискування та ходу розширення за допомогою згоряння у циліндрі, через що під час ходу стискання у циліндрі відбувається стискування повітря та моторного палива, який відрізняється тим, що спосіб містить операцію керування густинами, температурами, тисками та турбулентністю дози повітря, аби забезпечити ступінь стиску нижчий, аніж ступінь стиску двигуна, шляхом застосування зазначеної операції керування, яка містить у собі стискання дози повітря перед стисканням цієї дози у робочому циліндрі, що таким чином продукує попередньо стиснуту дозу повітря, яку вибірково каналізують через охолоджуючий пристрій перед уведенням дози у робочий циліндр, підвищення турбулентності дози, яку уводять у циліндр, та зменшення зворотного току дози під кінець уведення дози у циліндр нього згоряння, згідно з яким виконують операцію (і) продукування дози повітря, який відрізняється тим, що включає (м) керування температурою, густиною та тиском дози повітря, (їм) подачу повітряного заряду у робочий циліндр двигуна, керуючи та змінюючи вагу та густину дози повітря так, аби можна було вибрати дозу повітря, яка має вагу та густину у діапазоні від "нижче за нормальні вагу та густину" до "вище за нормальні вагу та густину", (iv) стискання дози повітря при ступені стиску, нижчому за нормальний ефективний, (v) створення попередньо визначених кількостей дози повітря та пального, щоб продукувати пальну суміш, (vi) спричинення запалення пальної суміші у циліндрі, (VII) через що, розширюючи продукти згоряння тиснуть на поршень, який працює у робочому циліндрі при ступені розширення робочих циліндрів, який є значною мірою вищий, аніж ефективний ступінь стиску робочих циліндрів двигуна 14 Двигун внутрішнього згоряння, що має циліндр, поршень, компресор, засіб охолодження повітря і клапанний механізм, який відрізняється тим, що включає щонайменше один допоміжний компресор для стиску дози повітря, причому зазначений компресор має випускний отвір, проміжний охолоджувач, через який вибірково направляють стиснуте повітря для охолодження, множинність робочих циліндрів, в яких стиснуте повітря в присутності пального запалюють та розширюють, поршень, який працює у кожному робочому циліндрі, з'єднано з колінвалом через сполучну ланку для обертання колінвала ВІДПОВІДНО зворотнопоступальному руху кожного поршня, передаточний колектор, що з'єднує отвір для впуску повітря під низьким тиском з робочими циліндрами, через який повітря низького тиску передають до робочих циліндрів, передаточний канал, що сполучає випускний отвір компресора з керуючим клапаном та із зазначеним проміжним охолоджувачем, передаточний колектор, що сполучає проміжний охолоджувач з робочими циліндрами, через який стиснуте повітря передають на вхід робочих циліндрів, впускний клапан, що керує впуском у зазначені робочі циліндри стиснутого повітря із передаточного колектора, випускний клапан, що керує випуском відпрацьованих газів із зазначених робочих циліндрів, та засоби для вибіркового керування роботою зазначеного компресора, щоб він працював чи у режимі подачі стиснутої дози повітря, чи у режимі подачі нестиснутого повітря, і для вибіркового керування характеристиками дози повітря, які вибирають із ряду величин густини, тиску, температури й середнього та пікового тиску у згаданому циліндрі після того, як заряд низького тиску вже увійшов у робочі циліндри 13 Спосіб керування роботою двигуна внутріш Даний винахід стосується способу отримання механічної роботи від продуктів згоряння, що горять у двигуні внутрішнього згоряння, шляхом застосування нового термодинамічного робочого циклу та поршневих двигунів внутрішнього згоряння, створених для реалізації цього способу Добре відомо, що у двигуні внутрішнього згоряння при збільшенні ступеня розширення отри 50799 мують від горіння газів більше енергії, яка перетворюється у кінетичну енергію, й тому термодинамічна ефективність двигуна зростає Отож зрозуміло, що завдяки подальшим термодинамічним удосконаленням двигуна збільшення густини дози повітря, збільшує її потужність та пальну економічність Тому цілями побудови ефективного двигуна є досягнення наявності високої густини, початку горіння при максимальній густині, а відтак найбільшого розширення газів у напрямі поршня Стандартні двигуни мають однакові ступінь стиску й ступінь розширення, причому у двигунах з примусовим запалюванням ступінь стиску обмежений октановим числом використовуваного пального Більше того, у таких двигунах згоряючі гази можуть розширюватися тільки до рівня ступеня стиску у двигуні й тому значна частина тепла та тиску, які викидаються з робочого циліндра в атмосферу, коли випускний клапан відкривається, загалом обертається марнуванням енергії та великими забруднюючими викидами Щоб понизити ступінь стиску та подовжити процес розширення газів у двигунах внутрішнього згоряння й тим самим підвищити їхню термодинамічну ефективність, було зроблено чимало спроб, найбільш помітною з котрих була побудова 1947 року двигуна на основі циклу Міллера В протиріччя звичайному 4-тактному двигуну, де ступінь стиску дорівнює ступеню розширення у будь-якому циклі згоряння, двигун на основі циклу Міллера є варіантом, у якому ця рівність навмисне зруйнована Цикл Міллера потребує додаткового компресора для продукування дози повітря й подачі її на хід всмоктування поршня, а потім закриття клапана всмоктування перед тим, як поршень дійде кінця ходу всмоктування Починаючи з цієї точки, гази в циліндрі розширюються до найбільшого об'єму циліндра, а відтак стискуються згідно з нормальним циклом, починаючи вже з цієї іншої точки Тому ступінь стиску визначають об'ємом циліндра, котрий починається з точки, коли впускний клапан закритий, поділеним на об'єм камери згоряння У ході стиску ніяке стискування не починається аж до моменту, коли поршень досягне точки, при якій під час ходу всмоктування клапан всмоктування закритий, і це продукує ступінь стиску нижчу за нормальну При цьому ступінь розширення визначають шляхом поділу робочого об'єму циліндра на об'єм камери згоряння, що дає більш повне розширення унаслідок того, що ступінь розширення є більшим від ступеню стиску двигуна У 2-тактному двигуні цикл Міллера утримує випускний клапан відкритим протягом перших, приблизно, 20% ходу стискування, щоб понизити ступінь стиску двигуна У такому випадку ступінь розширення, можливо, все ще нижчий, аніж ступінь стиску, тому що ступінь розширення у стандартних 2-тактних двигунах ніколи не буває такої ж величини, як ступінь стиску Перевага цього циклу в тому, що він дає можливість отримати підвищену ефективність порівняно з тією, котрої можна було б досягти при рівних ступенях розширення та стиску Недолік же в тому, що цикл Міллера має пересічний ефективний тиск нижчий у порівнянні до узвичаєного двигуна з таким же самим максимальним тиском та без помітного покращання у характеристиках викидів Цикл Міллера корисно впроваджувати у двигунах, котрі рідко працюють з малим навантаженням, тому що при малому навантаженні пересічний тиск в циліндрі під час ходу розширення має тенденцію наближатися до середнього тиску тертя, чи навіть бути нижчим від нього При таких умовах частина більш повного розширення циклу може загалом привести не до підвищення, а до пониження ефективності Двигуни на базі циклу Міллера можна вигідно експлуатувати там, де максимальний тиск у робочому циліндрі треба обмежувати з огляду на детонацію чи на напруження і де можна пожертвувати питомою потужністю на користь пальної економічності Цей цикл підходить лише для двигунів, котрі здебільшого працюють на умовах високої механічної ефективності, тобто при низьких швидкостях поршня та майже повному навантаженні двигуна Відомий також двигун внутрішнього згоряння та спосіб управління роботою цього двигуна, згідно з пат США 3015 934 Двигун внутрішнього згоряння, який має випускний приводний компресор, ВІДПОВІДНИЙ засіб навантаження двигуна, який вводить у циліндр під час невеликого навантаження об'єм повітря, що є суттєво нижчим, ніж повний об'єм циліндра, і який підвищує введений об'єм повітря при швидкому зростанні навантаження до досягнення КІЛЬКОСТІ, яка є суттєво ближче до повного об'єму циліндра, і засіб легкого реагування на вихідний тиск компресора, який зменшує об'єм введеного повітря з підвищенням компресійного тису, завдяки зростанню швидкості компресора Останній засіб є засобом, який легко реагує на швидкість компресора, а також має механізм для зміни часу закриття клапанів, має механізм для зміни величини підйому клапанів Двигун є чотирьохтактним двигуном, а клапани мають впускний клапан для кожного циліндра Крім того конструкція має внутрішній охолоджувач для відбирання принаймні частини тепла від стисненого повітря між компресором і циліндрами Таким чином відомий двигун внутрішнього згорання має циліндр, поршень, компресор, клапанний механізм та засіб охолодження повітря Ці конструктивні ознаки є спільними для відомого двигуна внутрішнього згорання та двигуна внутрішнього згорання згідно з винаходом Спосіб управління роботою такого двигуна внутрішнього згорання включає закриття клапанного механізму при найвищих рівнях навантажень для впуску суттєво меншого об'єму повітря ніж повний об'єм циліндра, роботу клапанного механізму при кожному з навантажень для захоплення об'єму повітря при кожному навантаженні в залежності від навантаження на двигун, зміну роботи клапанного механізму від його нормальної роботи при відповідному навантаженні при швидкій ЗМІНІ навантаження до ВІДПОВІДНОГО навантаження, щоб компенсувати відставання компресора для впуску суттєво іншого об'єму повітря від того, що нормально впускається при відповідному навантаженні, і приведення роботи клапанного механізму назад до нормальної для ВІДПОВІДНОГО навантажен 50799 ня, коли швидкість компресора змінюється до швидкості, яка відповідає відповідному навантаженню Однак вказана конструкція двигуна внутрішнього згорання, а також спосіб управління його роботою не дозволяють мати справжній контроль робочого циліндра Задачею винаходу є створення такого двигуна внутрішнього згорання, конструкційні особливості якого дозволяють мати справжній контроль над робочим циліндром і тим самим підняти пальну економічність, потужність та крутний момент двигуна, мінімізуючи у той же час його ШКІДЛИВІ ВИКИДИ Поставлена задача вирішується тим, що двигун внутрішнього згоряння, який має циліндр, поршень, компресор, засіб охолодження повітря і клапанний механізм, згідно з винаходом, має блок двигуна з принаймні одним циліндром у ньому, два впускні отвори, що сполучені зі згаданим циліндром та джерелом повітря, і випускний отвір, через який із згаданого циліндра випускають повітря, поршень, що улаштований з можливістю руху у згаданому циліндрі, впускний клапан, що вибірково закриває та відкриває кожний впускний отвір, випускний клапан, що вибірково закриває та відкриває згаданий випускний отвір, компресор, що є у потоковому сполученні через канал зі згаданим джерелом повітря й принаймні з одним впускним отвором, принаймні один охолоджувач повітря, що взаємно з'єднаний зі згаданим компресором та зі згаданим впускним отвором, засоби для вибіркового керування роботою згаданого компресора та згаданих впускних клапанів і для вибіркового управління характеристиками дози повітря, які вибирають із ряду величин густини, тиску, температури й пересічного та пікового тиску у згаданому циліндрі, завдяки яким принаймні частина згаданого впускного повітря може бути вибірково стиснута згаданим компресором перед впуском цього повітря у згаданий циліндр Рекомендовано, щоб згадані засоби для вибіркового керування містили звичайну множинність клапанів, що стратегічно розміщені по згаданому каналу, та звичайний механізм управління двигуном, що управляє роботою згаданих клапанів Можливо, щоб двигун мав другий компресор, що знаходиться у потоковій комбінації поміж згаданим компресором та згаданим впускним отвором, з якими згаданий компресор сполучений, за допомогою якої принаймні частину впускного повітря вибірково стискують вдруге перед впуском у циліндр, у якій згадані засоби для вибіркового керування містять у собі засоби для вибіркового управління роботою згаданого другого компресора Доцільно, щоб згаданий компресор був поршневим компресором Поршневий компресор може мати поршень, що з'єднаний з колінвалом двигуна Згаданий компресор може бути також роторним компресором Поставлена задача вирішується також тим, що двигун внутрішнього згоряння, який має циліндр, поршень, компресор, засіб охолодження повітря і клапанний механізм, згідно з винаходом, має блок 8 двигуна з принаймні одним циліндром у ньому, два впускні отвори, що сполучені зі згаданим циліндром та джерелом повітря, і випускний отвір, через який випускають повітря із згаданого циліндра, поршень, що улаштований з можливістю руху у згаданому циліндрі, впускний клапан, що вибірково закриває та відкриває кожний згаданий впускний отвір, випускний клапан, що вибірково закриває та відкриває згаданий випускний отвір, два компресори, що є у потоковому сполучені зі згаданим джерелом повітря та з одним із згаданих впускних отворів, принаймні один охолоджувач повітря, мережу подачі повітря, що має канал, що взаємно з'єднує згадане джерело повітря, згаданий компресор, згаданий другий компресор, згаданий охолоджувач повітря, згаданий впускний отвір та згаданий другий впускний отвір, і засоби для вибіркового керування роботою згаданого компресора, щоб він працював чи у режимі подачі стиснутої дози повітря чи у режимі подачі нестиснутого повітря, засоби для вибіркового керування роботою згаданого другого компресора, щоб він працював чи у режимі подачі стиснутої дози повітря чи у режимі подачі нестиснутого повітря, засоби для вибіркового направлення стиснутого повітря до згаданого першого впускного отвору та нестиснутого повітря до згаданого другого впускного отвору Рекомендовано, щоб у двигуні було улаштовано засоби для подальшого підвищення турбулентності дози повітря, що входить у згаданий циліндр, та для зменшення до мінімуму зворотного потоку дози повітря під час повільного закриття згаданих впускних клапанів Можливо, щоб засіб для підвищення турбулентності був у вигляді одноходового клапана, що розміщений між впускним клапаном та циліндром Поставлена задача вирішується також тим, що двигун внутрішнього згоряння, який має циліндр, поршень, компресор, засіб охолодження повітря і клапанний механізм та колінвал, який приводить у рух принаймні один поршень, що рухається на протязі принаймні ходу стискування та ходу розширення за допомогою горіння, що відбувається у циліндрі, внаслідок чого у циліндрі стискується повітря та моторне паливо, згідно з винаходом, мав зовнішню фазу стиску, яка утворена дозою повітря, яку стискують поза циліндром, канал подачі, який з'єднує згадану фазу стиску з циліндром, причому тут є проміжний охолоджувач, через який вибірково направляють згадану дозу повітря, що приходить зі згаданої зовнішньої фази стиску, два впускних отвори з впускним клапаном на кожному з них і засоби для вибіркового керування зовнішньою фазою стиску та згаданими впускними клапанами і для вибіркового керування характеристиками дози повітря, що вибрані із ряду величин густини, тиску, температури й пересічного та пікового тиску у згаданому циліндрі Доцільно, щоб подалі було утворено другу фазою стиску, у якій згадану дозу повітря стискують вдруге поза циліндром Задачею винаходу є також створення способу управління роботою двигуна внутрішнього згорання, в якому використовуються такі операції, що забезпечують можливість отримання справжнього контролю над робочим циліндром і тим піднімають 50799 10 пальну економічність, потужність та крутнии мопаном та зі згаданим проміжним охолоджувачем, мент двигуна, мінімізуючи у той же час його ШКІДпередаточний колектор, що сполучає проміжний ЛИВІ викиди охолоджувач з робочими циліндрами, через який Поставлена задача вирішується тим, що спостиснуте повітря передають на вхід робочих цилісіб управління роботою двигуна внутрішнього згондрів, впускний клапан, що управляє впуском у ряння, який має циліндр, поршень, компресор, згадані робочі циліндри стиснутого повітря із пезасіб охолодження повітря, клапанний механізм та редаточного колектора, випускний клапан, що колінвал, що приводиться у рух принаймні одним управляє випуском відпрацьованих газів із згадапоршнем, що рухається принаймні у ході стискуних робочих циліндрів, та засоби для вибіркового вання та у ході розширення за допомогою горіння управління роботою згаданого компресора, щоб у циліндрі, внаслідок чого у ході стискування у цивін працював чи у режимі подачі стиснутої дози ліндрі відбувається стискування повітря та моторповітря чи у режимі подачі нестиснутого повітря, і ного палива, згідно з винаходом, містить операцію для вибіркового управління характеристиками докерування густинами, температурами, тисками та зи повітря, які вибирають із ряду величин густини, турбулентністю дози повітря, аби забезпечити стутиску, температури й пересічного пікового тиску у пінь стиску нижчий, аніж ступінь стиску двигуна, згаданому циліндрі після того, як доза низького шляхом застосування згаданої операції керування, тиску вже увійшла у робочі циліндри яка містить у собі стискування дози повітря перед Коротко описуючи даний винахід, можна скастискуванням цієї дози у робочому циліндрі, що зати, що він охоплює систему двигуна внутрішньотаким чином продукує попередньо стиснуту дозу го згоряння (включаючи способи та пристрої), в повітря, яку вибірково каналізують через охолоякій є управління густинами, температурами, тисджуючий пристрій перед вводом дози у робочий ком і турбулентністю дози згоряння, аби мати циліндр, підвищення турбулентності дози, яку ввосправжній контроль над робочим циліндром і тим дять у циліндр, та зменшення до мінімуму зворотсамим підняти пальну економічність, потужність та ного потоку дози, що трапляється у момент, коли крутний момент двигуна, мінімізуючи у той же час доза припиняє свій вхід у циліндр його ШКІДЛИВІ викиди В преференційному варіанті впровадження даного винаходу властивий йому Поставлена задача вирішується тим, що споспосіб включає в себе стадії (і) продукування дози сіб управління роботою двигуна внутрішнього згоповітря, (м) регулювання температури, густини й ряння, який містить операцію (і) продукування дотиску дози повітря, (мі) переміщення цієї дози повізи повітря, згідно з винаходом, включає (м) тря у робочий циліндр двигуна таким чином, що керування температурою, густиною та тиском дози дозу повітря, яка має вагу та густину, що вибрані із повітря, (їм) подачу дози повітря у робочий циліндр ряду рівнів ваги та густини у діапазоні величин двигуна, при якій вагою та густиною дози повітря ваги та густини від атмосферних до вище за атмоможна управляти та змінювати дозу, аби можна сферних, вводять у робочий циліндр, а відтак (iv) було вибрати дозу повітря, яка має вагу та густину стискування дози повітря при нижче за нормальу діапазоні від "нижче за нормальні вага та густиному ступеню стиску, (v) створення визначеної на" до "вище за нормальні вага та густина", (iv) КІЛЬКОСТІ дози повітря й пального для продукуванстискування дози повітря при нижче за нормальня робочої суміші, (vi) спричинення займання роному ефективному ступеню стиску, (v) створення бочої суміші у робочому циліндрі і (VII) створення попередньо визначених кількостей дози повітря та можливості розширення газів згоряння у напрямі пального, щоби продукувати пальну суміш, (vi) поршня, який працює у робочому циліндрі, при спричинення запалення пальної суміші у циліндрі ступеню розширення у робочому циліндрі, котрий та (VII) допущення розширення продуктів згоряння значно більший, аніж ступінь стиску у робочих циу напрямку поршня, котрий працює у робочому ліндрах двигуна Окрім інших переваг, винайдений циліндрі при ступені розширення робочих циліндспосіб надає можливість продукування пересічних рів, який є значною мірою вищий, аніж ефективний ефективних [у циліндрі] тисків ("пет") у діапазоні ступінь стиску робочих циліндрів двигуна від нижче за нормальних до вище за нормальних Поставлена задача вирішується також тим, що У преференційному варіанті винаходу пересічний двигун внутрішнього згоряння, що має циліндр, ефективний тиск у циліндрі є вибірно-варіантним поршень, компресор, засіб охолодження повітря і (та міняється за вибором) у всьому вищевказаноклапанний механізм, згідно з винаходом, включає му діапазоні протягом усієї роботи двигуна В інпринаймні один допоміжний компресор для стиску шому варіанті впровадження даного винаходу, дози повітря, причому згаданий компресор має який стосується роботи двигуна при його постійних випускний отвір, проміжний охолоджувач, через швидкості та навантаженні, пересічний ефективякий вибірково направляють стиснуте повітря для ний тиск у циліндрі є вибірним із згаданого діапаохолодження, множинність робочих циліндрів, в зону і при цьому двигун конфігурують так, що діаяких стиснуте повітря в присутності пального запазон пересічного ефективного тиску у циліндрі є палюють та розширюють, поршень, який працює у обмеженим таким чином, що його міняють тільки кожному робочому циліндрі і який з'єднано з колінна величину, котра необхідна для продукування валом через сполучну ланку для обертання колінпотужності, крутного моменту та швидкості у робовалу ВІДПОВІДНО зворотно-поступальному руху кочому циклі, на який був спроектований даний движного поршня, передаточний колектор, що з'єднує гун повітровпуск низького тиску з робочими циліндрами, через який повітря низького тиску передають У преференційних варіантах впровадження до робочих циліндрів, передаточний канал, що даного винаходу улаштований згідно з цим винасполучає випуск компресора з управляючим клаходом пристрій містить поршневий двигун внутрь 11 50799 12 шнього згоряння із принаймні одним допоміжним чи нижчим максимальним тиском у циліндрі компресором для стискування дози повітря, проВсе це збільшує пальну економічність і підвиміжний охолоджувач, через який може проходити щує потужність та крутний момент на всіх обертах доза повітря, щоби охолодитися, робочі циліндри, двигуна й зменшує забруднюючі викиди Практичв яких робочий газ запалюють і він розширюється, но робота з малими навантаженнями двигуна мопоршень, який працює у кожному робочому цилінжлива протягом довгого часу без будь-якої пожердрі і який з'єднаний з колінвалом через кулісу, аби тви з боку економії пального, тому що можливо крутити колінвал, що крутиться ВІДПОВІДНО ДО звоуправляти густинами, температурами і тисками ротно-поступального руху кожного поршня, переповітря Новий робочий цикл є застосовним як на давальний канал, який з'єднує вихідний патрубок 2-тактних, так і на 4-тактних двигунах, як на двигукомпресора з управляючим клапаном та проміжнах з примусовим запалюванням, так і на двигунах ним охолоджувачем, передавальний колектор, із самозайманням На двигунах з примусовим заякий зв'язує проміжний охолоджувач з робочими палюванням вага дози може бути значно збільшециліндрами і через який стиснута доза проходить у на без яких-будь звичайних проблем щодо високих робочі циліндри, впускний клапан, який управляє пікових температур та тисків і щодо проблем, котрі впуском стиснутої дози, що проходить із передазвичайно супроводжують детонацію та передчасне вального колектора у вищезгадані робочі циліндзаймання На двигунах із самозайманням більш ри, і випускний клапан, який управляє випуском важка, холодніша та з штенсивнішою турбулентнівідпрацьованих газів, що виходять із вищезгадастю доза забезпечує піковий тиск у циліндрі для них робочих циліндрів Щоби забезпечити низький даного ступеня розширення й дозволяє мати роступінь стиску у 4-тактному двигуні, згідно з даним бочу суміш багатшу, з меншою димністю та більвинаходом робота впускних клапанів робочих цишим коефіцієнтом надмірності повітря, що водноліндрів синхронізована таким чином, що доза повічас веде до підвищення потужності й пониження тря, яка дорівнює нормальній чи важчій від нормарівня викидів у вигляді твердих частинок та викильної, може бути утримувана у передавальному дів NOx При цьому робота стискування зменшуколекторі і при потребі уведена у робочий циліндр ється завдяки пониженій передачі тепла на протязі під час ходу всмоктування, коли впускний клапан процесу стискування А ДОВГОВІЧНІСТЬ двигуна зазакривається істотно у точці перед нижньою мертгалом підвищується унаслідок холоднішого робовою точкою ходу поршня, або, в іншому випадку, чого циклу та холоднішого нормального вихлопу коли впускний клапан закривається у якійсь точці Цей винахід також передбачає засіб для рекупепід час ходу стискування У деяких інших конструративного гальмування з метою накопичення енекціях інший впускний клапан може відкритися й ргії для подальших позитивних робочих циклів, що швидко закритися після того, як поршень досягнув виключають роботу стискування, а також для петочки, коли перший впускний клапан закритий, аби рехідної чи "вибухової" роботи, й це ще більше можна було впорснути урегульовану за темперапіднімає коефіцієнт корисної дії двигуна турою другу дозу повітря й дозу високого тиску все Всі ЦІЛІ даного винаходу, його риси й переваги ще у такий час, коли ступінь стиску двигуна буде не можуть бути згадані у цьому короткому описі, та меншим, аніж ступінь розширення, і таким чином вони будуть зрозумілі із поданих нижче повного займання може відбуватися по суті при максимаопису й супровідних малюнків льній густині дози Згідний З даним винаходом 2Варіанти впровадження даного винаходу у витактний двигун відрізняється тим, що впускні гляді двигунів внутрішнього згоряння тепер будуть клапани його робочих циліндрів усинхронізовані пояснені за допомогою прикладів впровадження й працювати таким чином, що дози повітря утримусупровідних малюнків, котрі ось такі ються у передавальному колекторі та вводиться у робочий циліндр під час очисностискувального (2Фіг 1 - Перспективний вид (з частковим розріго) ходу поршня у такий момент, коли робочий зом) блоку циліндрів та головки шестициліндровоциліндр вже очищений за допомогою повітря низьго двигуна внутрішнього згоряння, котрий працює у кого тиску й випускний клапан вже закрився, тим 4-тактному циклі Це перший варіант впровадженсамим встановлюючи стан, коли ступінь стиску ня даного винаходу, який може працювати за опидвигуна є нижчим, аніж ступінь розширення робосаним нижче першим способом Серед інших комчих циліндрів 3 метою отримати горючу суміш понентів тут можна бачити один допоміжний улаштовано пристрій для перемішування палива з компресор, систему охолодження й клапани, які дозою повітря, причому об'єми камер згоряння управляють тисками, густиною і температурою робочих циліндрів передбачені ВІДПОВІДНИМИ ДО дози робочих об'ємів робочих циліндрів з тим, аби проФіг 2 - Схема шестициліндрового двигуна внудукти згоряння запаленої суміші могли розширитрішнього згоряння, подібного до поданого на тися до об'єму, значною мірою більшого, аніж стуфіг1, що працює у 4-тактному циклі Це другий пінь стиску робочого циліндра двигуна варіант впровадження даного винаходу, який може працювати за описаним нижче другим способом Серед інших компонентів тут можна бачити два Головними перевагами згідного з даним винакомпресори, три проміжні охолоджувачі, чотири ходом двигуна перед узвичаєними двигунами внурегулюючі клапани, подвійний повітропровід для трішнього згоряння є ті, що, по-перше, в ньому обох - головного та допоміжного - компресорів, створюється ступінь стиску, який є нижчим від ступодвійний передавальний колектор, а також припеня розширення у двигуні, й, по-друге, тут опційстрій для управління тисками, густиною та темпено (вибірково) забезпечується пересічний ефектиратурами повітряної дози вний тиск у циліндрі, що є вищим, аніж у відомих узвичаєної конструкції двигунів з таким же самим Фіг 3 - Перспективний вид (з частковим розрі 14 13 50799 зом) блоку циліндрів та головки шестициліндровозом) блоку циліндрів та головки шестициліндрового двигуна внутрішнього згоряння, що працює у 4го двигуна внутрішнього згоряння, що працює у 2тактному циклі Це третій варіант впровадження тактному циклі Це перший варіант впровадження даного винаходу, який може працювати за описаданого винаходу з 2-тактним циклом, який надає ним нижче третім способом можливість реалізувати описаний далі ще один спосіб роботи двигуна Серед інших компонентів Фіг 4 - Перспективний вид (з частковим розріцього варіанту показано головний та допоміжний зом) блоку циліндрів та головки шестициліндровокомпресори, систему охолодження й канали та го двигуна внутрішнього згоряння, що працює у 4клапани для згідного з даним винаходом управлінтактному циклі Це четвертий варіант впровадження густиною, температурою та тиском заряду ня даного винаходу, який може працювати за описаним нижче четвертим способом Серед інших Фіг 9 - Перспективний вид (з частковим розрікомпонентів тут показано допоміжний компресор, зом) блоку циліндрів та головки шестициліндровоПОДВІЙНІ впускні канали для повітря й два впускні го двигуна внутрішнього згоряння, що працює у 2канали для дози повітря, одна з котрих низького тактному циклі Це другий варіант впровадження тиску, а друга високого тиску й обидві ведуть у той даного винаходу з 2-тактним циклом, який надає же самий робочий циліндр, систему охолодження можливість реалізувати описаний далі ще один та клапани, які управляють тисками, густиною й спосіб роботи двигуна Серед його інших компонетемпературою дози повітря, а також допоміжну нтів тут показано один повітровпуск для атмосфесистему впуску атмосферного повітря рного повітря, головний та допоміжний компресори, два впускні канали для повітряного заряду, Фіг4-В - Перспективний вид (з частковими один з котрих низького тиску, який також має альрозрізами) двигуна, подібного до двигуна, показатернативні канали, а другий високого тиску й обиного на фіг 4, але тут тільки один впускний канал два ведуть у той же самий робочий циліндр, а таатмосферного повітря, який забезпечує надхокож показано охолоджувачі повітря та клапанний дження у робочі циліндри дози повітря при двох пристрій, який варіює тиски, густини й температурізних рівнях тиску ри у камері згоряння двигуна Фіг4-С - Схема системи випуску відпрацьованих газів і впуску повітря двигуна, на якій показано пристрій допалу відпрацьованих газів, призначений зменшувати забруднюючі викиди Фіг 5 - Перспективний вид (з частковим розрізом) блоку циліндрів та головки шестициліндрового двигуна внутрішнього згоряння, що працює у 4тактному циклі Це п'ятий варіант впровадження даного винаходу, який може працювати за описаним нижче п'ятим способом Серед інших компонентів тут можна бачити пристрій впуску атмосферного повітря, допоміжний компресор з двома каналами для повітряного заряду, один з яких низького тиску й має два ОПЦІЙНІ канали, а другий високого тиску й обидва ведуть у той же самий робочий циліндр, а також клапанноуправляючий засіб та повітряні охолоджувачі, що призначені варіювати густини, тиски й температури заряду у камері згоряння двигуна Фіг 6 - Частковий розріз по впускних клапанах через один робочий циліндр 4-тактного двигуна, що показаний на фіг 4, 4-В, 5, 7 чи 33, який пояснює альтернативний (застосовний у інших варіантах впровадження даного винаходу) спосіб запобігання зворотному потоку повітряного заряду та автоматичного управління ступенем стиску заряду циліндра у процесі заряджання повітрям Фіг 7 - Схема шестициліндрового 4-тактного двигуна, де зображено ще інший варіант впровадження даного винаходу, з допомогою якого можна використати ще інший спосіб роботи двигуна і який буде описано нижче, причому цей малюнок показує три альтернативні системи (дві з них показані пунктирними ЛІНІЯМИ) впуску первинного повітря низького тиску Серед інших компонентів цього варіанту можна бачити три охолоджувачі повітря, подвійний колектор і засіб для управління температурою, густиною та тиском заряду, причому цим засобом керують клапанні варіації та модуль управління двигуна Фіг 8 - Перспективний вид (з частковим розрі Фіг9-В - Схема шестициліндрового 2-тактного двигуна, на якій показано іще один варіант впровадження даного винаходу, котрий надає можливість реалізувати іще один спосіб роботи двигуна і котрий буде описано далі, а також показано дві альтернативні системи (одна з них показана пунктирними ЛІНІЯМИ), ЯКІ подають повітряний заряд низького тиску Серед інших компонентів тут можна бачити три охолоджувачі повітря, ПОДВІЙНІ колектори й засіб для управління температурою, густиною та тиском заряду, яким керують клапанні варіації та модуль управління двигуна Фіг 10 - Частковий розріз по впускних клапанах через один з робочих циліндрів 2-тактного двигуна, зображеного на Фіг 9, який показує альтернативний (застосовний у інших варіантах впровадження даного винаходу) спосіб запобігання зворотному потоку повітряного заряду під час зарядки зарядом високого тиску і який показує також збалансований тиском клапан, котрий має систему охолодження, що працює на помпованому робочому ТІЛІ, яке має вигляд "масло/повітря" Фіг 11 - Перспективний вид (з частковими поперечними розрізами) блоку циліндрів та головки шестициліндрового двигуна внутрішнього згоряння, що працює у 2-тактному циклі Це третій варіант впровадження даного винаходу з 2-тактним циклом, який надає можливість реалізувати описаний далі іще один спосіб роботи двигуна Серед його інших компонентів тут показано головний та допоміжний компресори, систему охолодження й канали та клапани, аби управляти густиною, температурою та тиском заряду, й одинарний повітровпускний патрубок для кожного робочого циліндра із принаймні двома впускними клапанами, котрі розташовані таким чином, що один впускний клапан може щодо розподілу працювати незалежно від іншого впускного клапана Фіг 12 - Діаграма залежності "тиск-об'єм", на якій порівняно робочі цикли згідного з даним вина 15 50799 16 ходом двигуна та високошвидкісного дизельного зи стиску, ПОДВІЙНІ проміжні охолоджувачі для друдвигуна гої фази стиску, ПОДВІЙНІ колектори, чотири Фіг 13 - Таблиця, де показано, у порівнянні до клапани й модуль управління двигуна (МУД), а популярного потужного 2-тактного дизельного двитакож показано засіб для управління густиною, гуна, можливі удосконалення у згідному з даним тиском та температурою повітряного заряду, який винаходом двигуні щодо ефективних ступенів стиваріює потоки та КІЛЬКОСТІ повітря, що проходять ску, пікових температур та тисків, густин заряду та через різні електроннооперабельні чи вакуумопеступенів розширення рабельні клапани та через їхні канали Фіг 14 - Таблиця, де показано, у порівнянні до Фіг 20 - Схема опційного електричного привопопулярного потужного 4-тактного дизельного двиду повітряних компресорів у двигунів, що показані гуна, можливі удосконалення у згідному з даним на фіг від 1-го до 11-го винаходом двигуні щодо ефективних ступенів стиФіг 21 - Схематичний поперечний розріз форску, пікових температур та тисків, густин заряду та камери, камери згоряння й прилягаючих до них ступенів розширення каналів впуску пального та клапанів, які є взірцевими для двигунів на газовому чи рідкому пальноФіг 15 - Схема взірцевих робочих параметрів му, з якого користують у двигунах даного винаходу для 2-тактних та 4-тактних двигунів, що показані чи у яких-будь інших двигунах внутрішнього згона фіг 5 - 7 та 9 - 10 Тут показано ПОДВІЙНІ проміжряння ні охолоджувачі для головного компресора, одинарний проміжний охолоджувач для допоміжного Фіг 22 - Частковий поперечний розріз через компресора й систему управління та клапани для один циліндр двигуна, де показано альтернативну вибору різних проходів повітряного заряду при конструкцію для здійснення двох робочих ходів роботі двигуна з малим навантаженням, а також поршня на кожний оберт колінвала 2-тактного двипоказано дві (одна з них — пунктирними ЛІНІЯМИ) гуна й один робочий хід поршня на кожний оберт альтернативні системи впуску первинного повітряколінвала 4-тактного двигуна, причому ця конструного заряду низького тиску кція має коромисло, яке шарнірно рухається на своєму нижньому КІНЦІ, з'єднуючу тягу, яка одним Фіг 16 - Схема взірцевих позицій клапанів для кінцем під'єднана до середньої частини цього кооптимального постачання повітряного заряду у ромисла, а другим кінцем з'єднана з колінвалом колектори 13 та 14 при роботі з середнім навантадвигуна, і завдяки цьому створюється засіб для женням двигунів, котрі показані на фіг 5 - 7 та 9 бажаного варіювання ступенем стиску двигуна 10 При роботі з середнім навантаженням заслінка 5 компресора 2 звичайно закрита, а повітряний Фіг 23 - Частковий поперечний розріз через байпасний клапан 6 відкритий, щоб впустити повіодин робочий циліндр двигуна, де показано альтряний заряд неохолодженим та нестисненим на тернативну конструкцію для здійснення двох робовхід компресора 1, коли ж при середньому наванчих ходів поршня на кожний оберт колінвала 2тажені закрита заслінка 3 та закритий повітряний тактного двигуна й один робочий хід поршня на байпасний клапан 4, то тепер стиснений і нагрітий кожний оберт колінвала 4-тактного двигуна, прикомпресором 1 повітряний заряд направляється чому коромисло, що під'єднує тягу до поршня, шамимо проміжних охолоджувачів на колектори 13 та рнірно рухається у точці, що розташована між по14 ршнем і шатуном поршня, й ця тяга приєднана до колінвалу двигуна, а також показано інший префеФіг 17 - Схема роботи двигунів, що показані ренційний засіб відбору потужності від поршня на фіг 5 - 7 та 9 - 10, при їхній роботі з великим робочого циліндра за допомогою узвичаєних шанавантаженням та повітряним зарядом високої туна, головки шатуна та засобів з'єднання їх густини Тут заслінки 5 та 3, а також байпасні клапани 6 та 4, повністю закриті, з тим аби працювали Фіг 24 - Частковий поперечний розріз одного як перша, так і друга фази стиску повітря й увесь робочого циліндра двигуна, де показано засіб, повітряний заряд, за виключенням деякої КІЛЬКОСТІ котрий забезпечує подовження часу горіння робоповітря, котра йде через канал 32 до впускного чої суміші при кожному робочому ходу поршня у 2клапана 16-В, проходить через проміжні охолотактному чи у 4-тактному двигуні джувачі 10, 11 та 12, щоб для великого навантаФіг 25 - Перспективний вид (з частковими поження двигуна спродукувати повітряний заряд перечними розрізами) блоку циліндрів та головки дуже високої густини й подати його у колектори 13 шестициліндрового двигуна внутрішнього згорянта 14 і далі у робочі циліндри ня, що працює у 2-тактному циклі, де показано іще інший варіант впровадження даного винаходу, за Фіг 18 - Схема роботи двигунів, що показані допомогою якого можна здійснити інший спосіб на фіг 3 - 11, де зображено альтернативний тип роботи двигуна, що буде описано нижче Серед допоміжного компресора 2' й систему, котра заінших компонентів цього двигуна показано очисні безпечує виведення цього допоміжного компресоотвори у нижніх частинах поршневих гільз, голора з роботи чи повного його виключення, коли є вний та допоміжний компресори, систему охолопотреба у повітряному заряді високої густини та дження, канали та клапани, що управляють тисвисокого тиску Для виведення з роботи компресоком, густиною і температурою повітряного заряду, ра 2' заслінку 5 закривають, а повітряний байпасй канали та клапани для впуску очисного повітря у ний клапан відкривають, щоби помповане повітря робочі циліндри могло рециркулювати через компресор 2', якщо він бездіяльний Фіг 26 - Схема двигуна, подібного до двигуна, Фіг 19 - Схема роботи двигунів, що показані що показаний на фіг 25 Тут показано один проміна фіг 5 - 7 та 9 - 10 Тут зображено два компресожний охолоджувач для одної опціиної фази стиску, ри і один проміжний охолоджувач для першої фаздвоєні охолоджувачі для первинної фази стиску, 17 систему управління (включно з модулем управління двигуна (МУД) та клапанами), яка управляє густиною, вагою, температурою й тиском повітряного заряду шляхом управління напрямами та кількостями повітряних потоків через, що йдуть через різні клапани, канали та ОПЦІЙНІ заслінки, а також показано ОПЦІЙНІ канали для проходу очисного повітря до очисних отворів у нижніх частинах циліндрів і альтернативні канали для відпрацьованих газів, що викидаються двигуном Фіг 27 до Фіг ЗО - Схеми двигунів, що показані на фіг 25 та 26 Тут пояснено чотири альтернативні взірцеві способи ефективної очистки робочих циліндрів двигунів На фіг 27 та 28 показано також схеми, що пояснюють роботу модуля управління двигуна (МУД) та клапанів, що управляють потоками повітряного заряду й очисного повітря при тисках, густинах і температурах, які для кожного з цих потоків вважаються прийнятними Фіг 31 - Схема взірцевого опційного електричного приводу для повітряних компресорів двигуна Фіг 32 - Схема 2-тактного двигуна, що зображений на фіг 25 та 26 Тут показано тільки один компресор для постачання як повітряного заряду, так і очисного повітря, систему управління й засіб для управління потоками повітряного заряду та очисного повітря при тисках, густинах і температурах, які для кожного з цих потоків вважаються прийнятними, а також показано засіб каналізування повітря через ІНШІ проходи для здійснення такого постачання Фіг 33 - Схема поперечного розрізу через шестициліндровий двигун, на якій показано два компресорні циліндри, чотири робочі циліндри, один нагнітач, п'ять управляючих клапанів і модуль управління двигуна (МУД), який управляє температурами, густиною й вагою заряду та пристосований для управління накопиченням повітря, що поступає від рекуперативного гальмування чи від деяких інших промислових процесів, якщо з таких користають на згідних з даним винаходом двигунах Фіг 34 - Схема будь-якого згідного з даним винаходом двигуна, на якій показано альтернативний варіант впровадження даного винаходу, що має окремий електричний компресор та згідний з іншим варіантом впровадження даного винаходу впускний канал, котрий веде від місця постачання відпрацьованого - "блідового" (тобто з випусків за необхідністю) - стиснутого повітря до місця постачання повітряного заряду у двигун (чи у деяку КІЛЬКІСТЬ двигунів), завдяки чому відпадає необхідність у задіяному двигуном компресорі Фіг 35 - Схема абиякого згідного з даним винаходом двигуна, що показаний як альтернативний варіант двигуна, котрий сконфігуровано працювати з постійними навантаженням та швидкістю Цей варіант впровадження даного винаходу, що розрахований на роботу з постійними навантаженням та швидкістю, має головний і допоміжний компресори з опційними проміжними охолоджувачами для забезпечення двигуна попередньо стиснутим у двофазному стиску повітряним зарядом, котрий опційно охолоджений у проміжному охолоджувачі чи стиснутий адіабатичне Фіг 36 - Схема абиякого згідного з даним ви 50799 18 находом двигуна, показаного як варіант двигуна для роботи з постійними навантаженням та швидкістю ВІДПОВІДНО до альтернативного варіанту впровадження цього винаходу, причому цей двигун має один компресор з опційними проміжними охолоджувачами для забезпечення двигуна попередньо стиснутим у однофазному стиску повітряним зарядом, котрий опційно охолоджений у проміжному охолоджувачі чи стиснутий адіабатичне З посиланнями й більшою докладністю у фіг описано далі деяку КІЛЬКІСТЬ альтернативних преференційних варіантів впровадження даного винаходу під назвою "Удосконалений двигун внутрішнього згоряння 100" При цьому на декількох фіг подібні компоненти позначені подібними числами, а також при деяких, але не всіх, обставинах, а саме, коли це визнано за потрібне (й враховуючи чималу КІЛЬКІСТЬ варіантів), подібні, але альтернативні, компоненти позначені числами з верхніми позначками (наприклад, 1001) Коли є декілька подібних компонентів, то вони позначені неодноразово (наприклад, шість циліндрів 7а - 7f), хоча й не всі компоненти показані на малюнку В той же час компоненти, що є звичайно загальними для деякої множини циліндрів, з метою спрощення малюнків інколи позначені посиланнями лише на загальні числа (наприклад, 22а - 22f => поршень 22) Аби полегшити охопне зрозуміння всієї множини варіантів впровадження даного винаходу (але ні в якому разі не обмежувати розкриття ІСТОТНОСТІ цього винаходу) деякі, але не всі, частини цього докладного опису позначені підзаголовками, щоб докладніше посилатися на систему чи на підсистему в тій чи ІНШІЙ частині опису Винайдена система цього винаходу найкраще, мабуть, буде пояснена шляхом посилок на спосіб (способи) управління густинами, температурами, тисками та турбулентністю заряду пальної суміші, отже нижчеподаний опис пояснює преференційні способи впровадження даного винаходу шляхом асоціацій та поєднань з пристроями, які зконфігуровані для впровадження даного винаходу й працюють згідно з альтернативними преференційними способами здійснення цього винаходу Деякі, та не обов'язково всі, компоненти системи, котрі є загальними для двох чи більше описаних тут варіантів впровадження даного винаходу, містять колінвал 20, до якого приєднано шатуни 19а - 19f, до кожного з яких, у свою чергу, приєднано поршень 22а - 22f, кожний поршень рухається у межах робочого циліндра 7а - 7f, причому через впускні отвори, якими управляють впускні клапани 16, у ці циліндри входить повітря, а виходить з них через випускні отвори, якими управляють випускні клапани 17 Взаємодія, модифікація й робота цих і таких же інших компонентів, які визначені як необхідні для зрозуміння різних варіантів впровадження даного винаходу, пояснені в поданому нижче тексті Двигун 1001, Фіг 1 На Фіг 1 показано шестициліндровий поршневий двигун внутрішнього згоряння 1001, у якому всі циліндри 7а - 7f (тільки один з них показано у розрізі) та їхні поршні 22а - 22f працюють у 4-тактному циклі, й усі робочі циліндри використовуються для продукування потужності, котра через ВІДПОВІДНІ 19 50799 шатуни 19а - 19f передається на спільний колінвал 20 Допоміжний компресор 2 (визначений тут як роторний компресор Лисгольма) подає опційно стиснуте повітря чи повітря атмосферного тиску до колекторів 13 та 14 і далі до циліндрів 7а - 7f, які працюють у 4-тактному циклі У цьому преференційному варіанті клапани 3, 5 та 6 і проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12 задіяні так, щоби управляти густиною, вагою, температурою та тиском повітряного заряду Впускні клапани 16а - 16f, 16а' - 16f налаштовані управляти ступенем стиску двигуна 1001 Камери згоряння за своїми об'ємами відповідають визначеному ступеню розширення двигуна Двигуни 1001 - 1005, 1007, що ВІДПОВІДНО показані на фіг1, 2, 3, 4, 5 та 7, мають розподілвали 21, оснащені кулачками, які улаштовані так, аби рухатися з половинною швидкістю від швидкості самого розподіл вала й з тим, щоб для кожного робочого поршня забезпечувати один робочий хід на кожні два оберти розподілвала Роторні компресори 2, що показані на фіг 1, 2, 3, 4, 4-В, 5, 7 та 33, можуть бути приведені у рух ребристим Vпасом і мати підвищувальну передачу між V-пасом та приводним валом компресора, причому роторні компресори можуть також бути оснащені такою підвищувальною передачею змінної швидкості, яку використовують у деяких авіаційних двигунах Показаний на Фіг 3 поршневий компресор 1 має циліндри подвійної дії, що з'єднані з колінвалом 20 через шатун 19д, причому колінвал 20, який з'єднаний з компресором через шатун 19д, звичайно забезпечує два робочих ходи на кожний оберт колінвала 20 В одному з варіантів даного винаходу поршневий компресор 1 приводиться у рух через шатун 19д, що з'єднаний з коротким колінвалом, розташованим над головним колінвалом 20, до котрого допоміжний колінвал (не показаний) під'єднаний через підвищувальну шестерінчасту передачу з тим, щоби забезпечити більше, аніж два, робочих ходів на кожний оберт головного колінвала 20 У іншому варіанті компресорна система може мати роторні чи поршневі компресори з багатофазним стиском У той час, як допоміжний компресор 1 та другий допоміжний компресор 2 у різноманітних варіантах впровадження даного винаходу зображені як поршневі чи роторні компресори, слід ВІДМІТИТИ, що даний винахід не обмежений типами компресорів, що використовуються у тому чи іншому варіанті впровадження даного винаходу, при цьому означені компресори можуть бути замінені на ІНШІ ЧИ можуть бути такі ж, або ж можуть бути інших типів, котрі функціонують так, яктут описано Показаний на Фіг 1 двигун 1001 характеризується процесом розширення більшої протяжності, нижчим ступенем стиску, здатністю продукувати пальний заряд з вартованою вагою від нижче нормальної до вище нормальної, здатністю забезпечувати, опційно, пересічний ефективний робочий тиск вищий, аніж у традиційно нормальних двигунів, та й здатністю мати нижчий рівень максимального тиску порівняно з узвичаєними двигунами Модуль управління двигуна (МУД) (не показаний на Фіг 1) і ЗМІННІ клапани 3, 5 та 6 на каналах створюють систему управління густиною, тиском, тем 20 пературою та піковим тиском у робочих циліндрах, котра підвищує пальну економічність, потужність та крутний момент на низьких обертах й понижує рівень забруднюючих викидів як на двигунах з примусовим запалюванням, так і на двигунах із самозайманням В альтернативних варіантах впровадження даного винаходу може бути запроваджена варіабельна система налаштування клапанів, котра разом з іншою системою управління, такою, як МУД, може управляти відкриттям та закриттям впускних клапанів 16 та 16 за потребами часу, забезпечуючи тим самим подальше удосконалення управління умовами роботи камер згоряння циліндрів 7а - 7f двигуна 1001, що сплощує криву його крутного моменту й підвищує, при потребі, потужність при низьких рівнях витрати пального й забруднюючих викидів Короткий опис роботи двигуна 1001 показаного на Фіг 1 Показаний на Фіг 1 двигун 1001 є двигуном високої ефективності, з високими потужністю та крутним моментом й з низькими рівнями витрат пального та шкідливих викидів Новий робочий цикл є циклом згоряння із ЗОВНІШНІМ стиском У цьому циклі частину повітря, що входить у робочий циліндр, стискують, опційно, принаймні одним допоміжним компресором 2 (у традиційних двигунах все повітря стискують у робочих циліндрах) Підйом температури, який має місце під час стискування, може бути обмежений шляхом використання повітряних охолоджувачів 10, 11, 12, котрі охолоджують впускне повітря, а також шляхом скорочення ходу стискування Одним із преференційних способів роботи двигуна 1001з новим робочим циклом є ось такий 1 Залежно від потреб у потужності двигуна (цебто при змінах у навантаженні двигуна) під час ходу всмоктування поршня 22 впускають у робочий циліндр 7 або повітря атмосферного тиску, або повітря, що стиснуте принаймні одним додатковим компресором 2 і температура якого та тиск урегульовані байпасними системами та охолоджувачами повітряного заряду 2 (а) По закінченню ходу всмоктування впускний клапан 16 (який може бути одинарним чи множинним 16, 16') залишається відкритим на якийсь час після того, як поршень 22 пройшов нижню мертву точку, і це помпує частину свіжого повітряного заряду назад у впускний колектор 13, 14 Відтак у якійсь точці впускний клапан 16, 16' закривається, що ізолює циліндр 7 і встановлює таким чином ступінь стиску двигуна (Ь) Альтернативно, впускний клапан 16, 16' закривається раніше, тобто під час ходу всмоктування, й перед тим, як поршень 22 досягне нижньої мертвої точки Тоді захоплений повітряний заряд розширюється на повний об'єм циліндра 7 і стискування заряду починається, коли поршень 22 повертається у своєму ході стискування у точку, при якій впускний клапан 16, 16і вже закритий 3 (а) Під час ходу стискування поршня 22 у точці, де впускний клапан 16 закритий чи при операції 2(а) чи при 2(Ь), починається стиск, котрий продукує низький ступінь стиску Це дає можливість підйом температури у ході стискування обмежити 21 (b) Під час роботи двигуна з малим навантаженням, таким, скажімо, як у постійному русі автомобіля чи на приводі легко навантаженого генератора, заслінка 5 закрита і повітряний байпасний клапан (ПБК) 6 на компресорі, преференційне, відкритий, щоби всмоктуване повітря поверталося у впускний канал 8 компресора 2 нестиснутим Тоді заслінка 3 може направити повітряний заряд через проміжні охолоджувачі 11 та 12 або мимо їх У цей час поршні 22а - 22f всмоктують потрібне повітря через компресор 2 Це знижує робочі потреби на привод компресора й таким чином економить пальне (c) Коли потреби у потужності виростають, густину й тиск повітряного заряду можна підняти, закриваючи повітряний байпасний клапан (ПБК) 6 й тим самим заставляючи компресор 2 підняти тиск повітря, причому альтернативно це можна виконати, відключаючи другу фазу стиску на компресорі 1, як це показано на Фіг 2, чи піднімаючи швидкість на компресорі 2 У той же час управляючі клапани 5 та 3, преференційне, направляють якусь частину повітряного заряду через один (чи більше) з проміжних охолоджувачів 10, 11 та 12, щоб підняти густину повітряного заряду 4 Стиск продовжується, пальне поступає, якщо його ще недостатньо, пальний заряд запалений і горіння продукує сильне розширення газів, тиск яких направлено на поршень 22, що виробляє високу енергію чи то за режимом роботи 3(а), чи то (Ь), чи то (с) Ця енергія продукує у робочому циліндрі високий пересічний ефективний робочий тиск, котрий перетворюється у великі крутний момент та потужність, що особливо помітно на режимі роботи (с) Докладний опис роботи двигуна 100 показаного на Фіг 1 Впродовж ходу всмоктування (1-й) поршня 22 повітря, виходячи з повітряного колектора 13 чи 14, протікає через канали 15 та впускний клапан 16 у циліндр 7, причому це повітря (залежно від потреб у потужності) має атмосферний тиск, або є стиснуте компресором 2 Під час ходу всмоктування поршня 22 впускний клапан 16 закривається раніше (у точці X) Починаючи з цієї точки, вміст циліндра 7 розширюється до максимального об'єму циліндра Відтак, під час ходу стискування (2й) не відбувається ніякого стискування заряду до моменту повернення поршня 22 у точку X, де впускний клапан 16 був закритий протягом ходу всмоктування (Щоб визначити ступінь стиску двигуна, визначений за точкою X остаточний робочий об'єм циліндра ділять на об'єм камери згоряння) Альтернативно, протягом усього ходу всмоктування (1-й) поршня 22 й руху за його нижню мертву точку , а також протягом значної - 10%, а може й 50%, а то й більше - частини ходу стискування (2-й) впускний клапан 16 утримується відкритим, помпуючи таким чином деяку частину повітряного заряду назад у впускний колектор 13 чи 14, після чого клапан 16 закривається щоби в циліндрах двигуна встановився низький ступінь стиску У момент закриття впускного клапана 16 густина, температура й тиск у робочому циліндрі є приблизно рівними щодо таких же параметрів середовища у колекторі 13чи 14 50799 22 У період малого навантаження двигуна, такого, як у русі автомобіля з постійною швидкістю чи на приводі генератора з невеликим навантаженням, заслінки 5 та 3 закриті й повітряний байпасний клапан (ПБК) 6 на компресорі, преференційне, відкритий, щоб всмоктуване повітря поверталося у впускний канал 8 компресора 2 нестиснутим У цей час поршні 22а - 22f всмоктують повітря атмосферного тиску, яке проходить через компресор 2 Це знижує робочі витрати на привод компресора й тим самим дає економію пального Коли потрібні середні крутний момент та потужність, такі як при їзді по шосе чи для приводу електрогенератора з середнім навантаженням, заслінка 5 до компресора 2 є закритою, а також закритий повітряний байпасний клапан (ПБК) 6 Це спричиняє припинення рециркуляції повітря атмосферного тиску через компресор 2 й компресор 2 починає стискувати повітряний заряд до вищеатмосферного тиску, причому закриті заслінки 5 та З змушують повітряний заряд проходити через канали 104, 110, 111 та 121/122, котрий у такому випадку байпасує повітряні охолоджувачі 10, 11 та 12 й надходить безпосередньо до колекторів 13 та 14, а потім до робочих циліндрів 7а - 7f, де згущений - але ж гарячий - заряд піднімає пересічний ефективний тиск у робочому циліндрі двигуна, створюючи таким чином більший крутний момент Коли потрібна ще більша потужність, така як при швидкій акселерації чи для приводу електрогенератора з великим навантаженням, повітряний байпасний клапан (ПБК) 6 є закритим, а обидві заслінки 3 та 5 відкритими Це змушує компресор 2 стискувати увесь повітряний заряд При цьому заслінка 3 чи 5 (або обидві разом) пропускає(ють) (кожна ВІДПОВІДНО до своєї позиції "закрито/відкрито") урегульований повітряний заряд у робочі циліндри 7а - 7f через канал 105 чи 104, канал 110, канал 111 чи 112Й далі через колектори 13, 14, причому повітряний заряд проходить через один, два або три охолоджувачі 10, 11 та 12 В результаті дуже густий охолоджений заряд, перемішаний з пальним та запалений, розширюється із ступенем розширення, що вищий від ступеня розширення двигуна, й чинить великий крутний момент та високу потужність При потребі ще вищої потужності густина та вага повітряного заряду можуть бути збільшені за рахунок підвищення робочої швидкості компресора 2 або підключення до роботи іще одного компресора, щоби задіяти другу фазу передстиску, як це показано на Фіг 2 Це останнє може бути виконано за допомогою модуля управління двигуна 27, який подає команду повітряному байпасному клапану (ПБК) 6 - див Фіг 2 - закритися, аби припинити рециркуляцію частини вхідного повітря до каналу 103, котрий при невеликому навантаженні двигуна усуває, опційно, можливість будь-якого стиску у другій фазі Коли густина й тиск повітря збільшуються, заслінки 3 та 5 можуть направити частину повітряного заряду через проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12, щоб згустити заряд і зменшити підйом його температури та тиску, що й виконується охолодженням заряду Це піднімає пересічний ефективний тиск у робочому циліндрі під час горіння, що веде до підвищення у крутному 23 50799 моменті та у потужності Чим важчий і чим густіший повітряний заряд, тим раніше у ході всмоктування (або пізніше у ході стискування) може закритися впускний клапан, щоби створити низький ступінь стиску й отримати необхідну потужність, й тим менший у робочому циліндрі тиск і менше утворюється тепла у ході стискування У цьому 4-тактному двигуні тиск впускного повітря може бути збільшено на 4 - 5 атмосфер, і якщо ступінь стиску достатньо низький, скажімо від 4 1 до 8 1 (вища - для дизельного пального), то навіть для двигунів з примусовим запалюванням не буде пов'язаних з детонацією проблем Ступінь розширення все ще мусить бути високим, причому його величина 14 1 була б преференційною для примусового запалювання, а для самозаймання - десь 19 1 Ступінь стиску визначають через робочий об'єм циліндра 7, що залишився після того, як у ході стискування поршень досягнув точки X (тут впускний клапан 16 є закритим), поділений на об'єм камери згоряння У всіх випадках ступінь розширення є завжди більшим, аніж ступінь стиску Ступінь розширення визначають діленням загального робочого об'єму циліндра на об'єм камери згоряння Пальне може бути карбюрованим, або його можна впорскувати через дроселюючий пристрій 56 (Фіг 16), або пальне може бути впорскнуте у струмінь впускного повітря, який відтак впорскують у форкамеру (Фіг 21) чи через впускний клапан 16, або воно може бути впорскнуте прямо у камеру згоряння Якщо його впорскують, то впорскування мусить мати місце, коли поршень 22 знаходиться у точці X, або після того, як він пройшов цю точку, причому впускний клапан 16 є закритим Пальне може бути впорскнутим і пізніше, аналогічно до роботи двигуна у дизельному режимі, і у момент, що є узвичаєним при користанні з дизельного пального, - у форкамеру чи безпосередньо на запальник Деяка КІЛЬКІСТЬ пального може бути впорскнута після того, як поршень пройшов верхню мертву точку, або навіть на протязі першої частини ходу розширення, аби отримати найбільш незмінний затиском процес горіння Запалювання може бути з самозайманням (можливе асистування запальником) чи примусове Примусове може мати місце перед верхньою мертвою точкою так, як це узвичаєно - у верхній мертвій точці або після неї У належний час заряд пальної суміші підпалено й гази розширюються у бік поршня, продукуючи робочий (3-й) хід Поблизу нижньої мертвої точки й також у належний час відкривається(ються) випускний(і) клапан(и) 17 і поршень піднімається у своєму очисному (4-му) ході, ефективно очищаючи циліндр примусовим переміщенням, після чого випускний(і) клапан(и) 17 закриває(ю)ться Цим закінчується один цикл роботи 4-тактного двигуна Двигун 1002, Фіг 2 На Фіг 2 показано шестициліндровий поршневий двигун внутрішнього згоряння 1002, у котрому всі циліндри 7а - 7f (тільки два з них - 7а та 7f показані на схемі) та їхні поршні 22а - 22f працюють у 4-тактному циклі, й усі робочі циліндри вико 24 ристовуються для продукування потужності на загальний колінвал 20 через ВІДПОВІДНІ шатуни 19a-19f Допоміжний компресор 2 (тут він показаний як роторний компресор) постачає повітря, чи пропускає через себе повітря атмосферного тиску, у колектори 13 та 14 і далі у циліндри 7а - 7f, які працюють у 4-тактному циклі Другий допоміжний компресор 1 використовують, опційно, щоб піднімати тиск повітря, яке поступає на компресор 2 Клапани 3, 4, 5 та 6 й проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12 використовують, у преференційному варіанті впровадження даного винаходу, щоби управляти густиною, вагою, температурою та тиском повітряного заряду Впускні клапани 16а - 16f налагоджені, аби управляти ступенем стиску двигуна 1002 Камери згоряння за своїми розмірами улаштовані, щоби створювати потрібний ступінь розширення двигуна Пропорційний клапан 201, розміщений у впускному каналі 8, має обмежувати повітряний потік, що проходить через канап 8, пропорційно до об'єму, який спричиняє прохід відпрацьованих газів через отвір 204 у СТІНЦІ впускного каналу 8 Ці відпрацьовані гази приходять із випускного каналу 18 через випускні отвори 206 і канал 202 Мета всього цього, як характерної риси даного винаходу, - впустити відпрацьовані гази у свіжий впускний потік повітря, що йде через впускний канал 8, та перемішати їх з ним, щоби зменшити забруднюючі викиди Впущені сюди відпрацьовані гази охолоджуються на розміщених у каналі 202 охолоджуючих ребрах 202Ь Показаний на Фіг 2 двигун 1002 характеризується більш екстенсивним процесом розширення, нижчим ступенем стиску, здатністю продукувати заряд пальної суміші, який варіює у вазі від нижченормальної до вищенормальної, здатністю опційно забезпечувати пересічний ефективний тиск у робочому циліндрі, що є вищим, аніж той, що можуть підтримувати традиційні пристрої нормальних двигунів, але, порівняно з узвичаєними двигунами, також і наявністю подібного чи нижчого максимального тиску у робочому циліндрі Як зображено на малюнку, модуль управління двигуна (МУД) 27 і варіабельні клапани 3, 4, 5 та 6 на каналах утворюють систему для управління густиною, тиском та температурою заряду й пересічним піковим тиском у робочому циліндрі, що продукує більші крутний момент та потужність при низьких обертах двигуна, а також понижує рівень забруднюючих викидів як на двигунах з примусовим запалюванням, так і на двигунах із самозайманням В альтернативних варіантах впровадження даного винаходу може бути використана система синхронізації клапанів, котра, разом з модулем управління двигуна (МУД) 27, може за часом управляти відкриттям та закриттям клапанів 16, аби ще більше удосконалити управління умовами роботи камер згоряння циліндрів 7а - 7f двигуна 1002, й це все веде до уплощення кривої крутного моменту, до збільшення потужності двигуна, а також до пониження витрат пального та рівня забруднюючих викидів Короткий опис роботи двигуна 1002 показаного на Фіг 2 Показаний на Фіг 2 двигун 1002 є двигуном ви 25 сокої ефективності, котрий продукує високі крутний момент та потужність при низьких витратах пального та низькому рівні забруднюючих викидів Новий робочий цикл є циклом згоряння із ЗОВНІШНІМ стиском У цьому циклі частину повітря, що входить у робочий циліндр, стискують, опційно, щонайменше одним допоміжним компресором 1, 2 (у традиційних двигунах все повітря стискують у робочих циліндрах) Підйом температури, який має місце під час стискування повітря, може бути обмежений шляхом користання з повітряних охолоджувачів 10, 11, 12, котрі охолоджують впускне повітря, а також шляхом скорочення ходу стискування Одним із пропонованих преференційних способів роботи двигуна 1002 з новим робочим циклом є ось такий 1 Залежно від потреб у потужності двигуна (тобто варіювання у навантаженні двигуна) шляхом ходу всмоктування поршня 22 впускають у циліндр 7 або повітря з атмосферним тиском, або повітря, що стиснуте принаймні одним компресором, й з температурою та тиском, урегульованими у байпасній системі та в охолоджувачах повітряного заряду 2 (а) Після ТОГО, ЯК ХІД всмоктування завершено, впускний клапан 16 (котрий може бути одинарним чи множинним) залишається відкритим уподовж якогось періоду, коли поршень 22 вже пройшов нижню мертву точку, й це запомповує частину свіжого повітряного заряду назад у впускний колектор 13, 14 Відтак впускний клапан 16 закривається, й у цій точці закриття клапана 16 циліндр 7 таким чином ізольовано, що встановлює ступінь стиску двигуна (Ь) Альтернативно, впускний клапан 16 закривається раніше, тобто під час ходу всмоктування, й перед тим, як поршень 22 досягне нижньої мертвої точки Тоді захоплений повітряний заряд розширюється на повний об'єм циліндра 7 і стискування заряду починається, коли поршень 22 досягає у своєму ході стискування точки, при якій впускний клапан 16 закритий 3 (а) Під час ходу стискування поршня 22 у точці, коли впускний клапан 16 закритий, чи при операції 2(а) або 2(Ь), починається стискування, яке продукує низький ступінь стиску Це дає можливість обмежити підйом температури у ході стискування (b) У період роботи двигуна з низьким навантаженням, таким, наприклад, як рух автомобіля з незмінною швидкістю, чи на приводі легко навантаженого генератора, заслінки 3 та 5 закриті і повітряні баипасні клапани (ПБК) 4 та 6 на обох компресорах 1 та 2 є, преференційно, відкритими, щоби всмоктуване повітря поверталося у впускні канали 110 та 103 компресорів 2 та 1 нестиснутим У цей час поршні 22а - 22f всмоктують потрібне повітря мимо компресора(ів), цебто без наддуву Це знижує робочі потреби на привод компресора й дає економію пального (c) Коли потреби у потужності виростають, густину й тиск повітряного заряду можна підняти, закриваючи повітряний байпасний клапан (ПБК) 4 й тим самим заставляючи компресор 2 додатково підняти тиск повітряного заряду шляхом включення другої фази стиску на компресорі 1, як це ро 26 биться при закритому повітряному байпасному клапані (ПБК) 6, або шляхом підйому швидкості на компресорі 2, ато й на обох компресорах У той же час заслінки 3 та 5 відкриті, аби направити якусь частину повітряного заряду, а може й увесь заряд, через проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12, щоби підняти густину повітряного заряду 4 Стискування продовжується, пальне поступає, якщо його ще недостатньо, пальний заряд запалений і горіння продукує сильне розширення газів, що направлене на поршень 22, і це виробляє значну енергію за режимом роботи 3(а) або (Ь), або (с) Ця енергія продукує у циліндрі високий пересічний ефективний робочий тиск, що перетворюється у великий крутний момент та високу потужність, що особливо ВІДМІТНО на режимі роботи (с) Докладний опис роботи двигуна 100 показаного на Фіг 2 На протязі ходу всмоктування (1-й) поршня 22 повітря тече через канали 15 з колектора 13 чи 14 через впускний клапан 16 у циліндр 7, причому це повітря (залежно від потреб у потужності) є атмосферного тиску або його тиск вже підвищений компресором 2 та/або компресором 1 Під час ходу всмоктування поршня 22 впускний клапан 16 закривається у точці X, ізолюючи циліндр 7 Починаючи з цієї точки, повітря розширюється до максимального об'єму циліндра Відтак у період ходу стискування (2-й) ніякого стискування не відбувається аж поки поршень 22 не повернеться уточку X, де впускний клапан 16 вже закрився під час ходу всмоктування (Щоб визначити ступінь стиску двигуна, робочий об'єм циліндра, що залишився, рахуючи від точки X, ділять на об'єм камери згоряння ) Альтернативно, упродовж ходу всмоктування (1-й) поршня 22 впускний клапан 16 утримується відкритим допоки поршень не мине нижню мертву точку й далі є відкритим, коли поршень рухається у своєму ході стискування (2-й), протягом значної частини свого ходу, десь біля 10%, а то й 50% і більше, що таким чином помпує деяку КІЛЬКІСТЬ повітряного заряду назад у колектор 13 чи 14, після чого впускний клапан закривається, ізолюючи цим самим циліндр 7, аби встановити низький ступінь стиску у робочому циліндрі двигуна У момент закриття впускного клапана 16 густина, температура та тиск вмісту циліндра 7 будуть, приблизно, такими ж, як у повітряного заряду в колекторах 13 та 14 50799 Під час легкого навантаження двигуна, такого як у русі автомобіля з крейсерською швидкістю чи на приводі електрогенератора з малим навантаженням, заслінки 3 та 5 є закритими і повітряні баипасні клапани (ПБК) 4 та б до обох компресорів 1 та 2, преференційне, відкриті, з тим щоб впускне повітря поверталося до впускних колекторів 110 та 103 компресорів 2 та 1 нестиснутим У цей період поршні 22а - 22f засмоктують повітря, що йде мимо компресора(ів) без будь-якого наддуву Це зменшує роботу на привод компресора й подалі збільшує економію пального Коли потрібні середні крутний момент та потужність, такі як при їзді по шосе чи для приводу електрогенератора з середнім навантаженням, преференційно заслінки 3 та 5 закриті, а також 27 закритий повітряний байпасний клапан (ПБК) 4 Це спричиняє припинення рециркуляції повітря атмосферного тиску через компресори 2 та 1 і обидва компресори починають стискувати повітряний заряд до вищеатмосферного тиску, причому закриті заслінки 3 та 5 змушують повітряний заряд йти через канали 104, 110, 111 та 121/122, байпасуючи таким чином повітряні охолоджувачі 10, 11 та 12, що показані на Фіг 2, й проходячи прямо до колекторів 13 та 14, а відтак до робочих циліндрів 7а 7f, де згущений - але ж гарячий - заряд піднімає пересічний ефективний тиск у робочому циліндрі двигуна, створюючи таким чином більші крутний момент та потужність Коли потрібна ще більша потужність, така як при швидкій акселерації чи для приводу електрогенератора з великим навантаженням, повітряний байпасний клапан (ПБК) 4 є закритим, а заслінка З відкрита Це змушує компресор 2 стискувати увесь повітряний заряд, а заслінка 3 направляє повітряний заряд через канали 112 та 113 і стиснутий повітряний заряд проходить до колекторів 13 та 14 і далі у робочі циліндри 7а - 7f через охолоджувачі заряду 11 та 12 Щоб отримати ще більшу потужність, заслінку 5 відкривають, повітряний байпасний клапан 6 закривають, компресор 1 починає другу фазу стиску і увесь повітряний заряд тепер є направленим через проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12, що піднімає густину заряду В результаті дуже густий охолоджений заряд, перемішаний з пальним та запалений, розширюється із ступенем розширення, що вищий від ступеня розширення двигуна, й це продукує великий крупний момент та високу потужність Чим важчий і чим густіший повітряний заряд, тим раніше (чи пізніше) впускний клапан може бути закритим, щоби створити низький ступінь стиску й отримати необхідну потужність, й тим менший стає у робочому циліндрі тиск і менше створюється тепла у ході стискування У цьому 4-тактному двигуні тиск впускного повітря може бути збільшений на 4 - 5 атмосфер, і якщо ступінь стиску двигуна є достатньо низьким, скажімо від 4 1 до 8 1 (вищий для дизельного пального), то навіть для двигунів з примусовим запалюванням не буде пов'язаних з детонацією проблем Ступінь розширення все ще мусить бути високим, причому його величина 14 1 була б преференційною для примусового запалювання, а для самозаймання - десь 19 1 Ступінь стиску визначають через робочий об'єм циліндра 7, що залишився після того, як у ході стискування поршень досягнув точки X (тут впускний клапан 16 є закритим), поділений на об'єм камери згоряння У всіх випадках ступінь розширення є завжди більшим, аніж ступінь стиску Ступінь розширення визначають діленням загального робочого об'єму циліндра на об'єм камери згоряння Пальне може бути карбюрованим, або його можна впорскувати через дроселюючий пристрій 56 (показаний на Фіг 16), або пальне може бути впорскнуте у струмінь впускного повітря, який відтак впорскують у форкамеру у такий спосіб, що показаний на Фіг 21, або подане через впускний клапан 16, або воно може бути впорскнуте прямо у 50799 28 камеру згоряння Якщо його впорскують, то впорскування мусить мати місце, коли поршень 22 досягне точки X і впускний клапан є закритим Пальне може бути впорскнутим і пізніше, а у випадку роботи двигуна у дизельному режимі пальне може бути впорскнутим - певно, у форкамеру чи безпосередньо на запальник - у момент, що є узвичаєним при користанні з дизельного пального У належний час заряд пальної суміші підпалено й гази розширюються у бік поршня, продукуючи робочий (3-й) хід Поблизу нижньої мертвої точки, й також у належний час, відкривається(ються) випускний(і) клапан(и) 17 і поршень піднімається у своєму очисному (4-му) ході, ефективно очищаючи циліндр примусовим переміщенням, після чого випускний(і) клапан(и) закриває(ю)ться Цим закінчується один цикл роботи 4-тактного двигуна Двигун 1003, Фіг З На Фіг 3 показано шестициліндровий поршневий двигун внутрішнього згоряння 1003, у котрому всі циліндри 7а - 7f (тільки один з них показано у розрізі) і їхні поршні 22а - 22f працюють у 4тактному циклі, й усі робочі циліндри використовують для продукування потужності на загальний колінвал 20 через ВІДПОВІДНІ шатуни 19а - 19f Допоміжний поршневий компресор 1 та допоміжний роторний компресор постачають стиснутий повітряний заряд, або пропускають через себе повітря атмосферного тиску, у колектори 13, 14 і далі у циліндри 7а - 7f, які працюють у 4-тактному циклі Клапани 3, 4, 5 та 6 й проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12 використовують, у преференційному варіанті впровадження даного винаходу, щоби управляти густиною, вагою, температурою та тиском повітряного заряду Впускні клапани 16 налагоджені, щоб управляти ступенем стиску двигуна 1003 Камери згоряння за своїми розмірами улаштовані, щоби створювати потрібний ступінь розширення двигуна Показаний на Фіг 3 двигун 1003 характеризується екстенсивним процесом розширення, нижчим ступенем стиску, здатністю продукувати заряд пальної суміші, який варіює у вазі від нижченормальної до вищенормальної, здатністю опційно забезпечувати пересічний ефективний тиск у робочому циліндрі, що є вищим, аніж той, що можуть підтримувати традиційні пристрої нормальних двигунів, але характеризується, порівняно з узвичаєними двигунами, також і наявністю подібного чи нижчого максимального тиску у робочому циліндрі Модуль управління двигуна (МУД) 27 і варіабельні клапани 3, 4, 5 та 6 на каналах, як це показано, створюють систему для управління густиною, тиском та температурою заряду й пересічним та піковим тиском у робочому циліндрі 7, що продукує більші крутний момент та потужність при низьких обертах двигуна, а також понижує рівень забруднюючих викидів як на двигунах з примусовим запалюванням, так і на двигунах із самозайманням В альтернативних варіантах впровадження даного винаходу може бути використана система синхронізації клапанів, котра, разом з модулем управління двигуна (МУД) 27, може управляти відкриттям та закриттям клапанів 16 синхронізовано у часі, щоб ще більше удосконалити управління умовами 29 роботи камер згоряння циліндрів 7а - 7f двигуна 1003, й це все веде до уплощення кривої крутного моменту, до збільшення потужності двигуна, а також до зменшення витрат пального й пониження рівня забруднюючих викидів Короткий опис роботи двигуна 1003, показаного на Фіг З Показаний на Фіг 3 двигун 1003 є двигуном високої ефективності, котрий продукує високі крутний момент та потужність при низьких витратах пального та низькому рівні забруднюючих викидів Новий робочий цикл є циклом згоряння із ЗОВНІШНІМ стиском У цьому циклі частину повітря (в узвичаєних двигунах все повітря стискують у робочих циліндрах) стискують, опційно, принаймні одним допоміжним компресором 1, 2 Підйом температури, який має місце під час стискування повітря, може бути обмежений шляхом використання повітряних охолоджувачів 10, 11, 12, котрі охолоджують впускне повітря, а також шляхом скорочення ходу стискування Одним із пропонованих преференційних способів роботи двигуна 1003 з новим робочим циклом є ось такий 1 Залежно від потреб у потужності двигуна (тобто від варіювання у навантаженні двигуна) шляхом ходу всмоктування поршня 22 впускають у циліндр 7 або повітря з атмосферним тиском, або повітря, стиснуте щонайменше одним компресором, з температурою та тиском, урегульованими у байпасній системі та в охолоджувачах повітряного заряду 2 (а) Після ТОГО, ЯК ХІД всмоктування завершено, впускний клапан 16 (котрий може бути одинарним чи множинним 16, 16') залишається відкритим протягом якогось періоду, опісля того, як поршень 22 вже пройшов нижню мертву точку, й це запомповує частину свіжого повітряного заряду назад у впускні колектори 13, 14 Відтак впускний клапан 16 закривається й у цій точці закриття клапана циліндр 7 є таким чином ізольованим, що встановлює ступінь стиску двигуна (Ь) Альтернативно, впускний клапан 16 закривається раніше, тобто під час ходу всмоктування й перед тим, як поршень 22 досягне нижньої мертвої точки Тоді захоплений повітряний заряд розширюється на повний об'єм циліндра 7 і стискування заряду починається, коли викидів Новий робочий цикл є циклом згоряння із ЗОВНІШНІМ стиском У цьому циклі частину повітря (в узвичаєних двигунах все повітря стискують у робочих циліндрах) стискують, опційно, принаймні одним допоміжним компресором 1, 2 Підйом температури, який має місце під час стискування повітря, може бути обмежений шляхом використання повітряних охолоджувачів 10, 11, 12, котрі охолоджують впускне повітря, а також шляхом скорочення ходу стискування Одним із пропонованих преференційних способів роботи двигуна 1003 з новим робочим циклом є ось такий 1 Залежно від потреб у потужності двигуна (тобто від варіювання у навантаженні двигуна) шляхом ходу всмоктування поршня 22 впускають у циліндр 7 або повітря з атмосферним тиском, або повітря, стиснуте щонайменше одним компресо 50799 30 ром, з температурою та тиском, урегульованими у байпасній системі та в охолоджувачах повітряного заряду 2 (а) Після ТОГО, ЯК ХІД всмоктування завершено, впускний клапан 16 (котрий може бути одинарним чи множинним 16, 16') залишається відкритим протягом якогось періоду, опісля того, як поршень 22 вже пройшов нижню мертву точку, й це запомповує частину свіжого повітряного заряду назад у впускні колектори 13, 14 Відтак впускний клапан 16 закривається й у цій точці закриття клапана циліндр 7 є таким чином ізольованим, що встановлює ступінь стиску двигуна (Ь) Альтернативно, впускний клапан 16 закривається раніше, тобто під час ходу всмоктування й перед тим, як поршень 22 досягне нижньої мертвої точки Тоді захоплений повітряний заряд розширюється на повний об'єм циліндра 7 і стискування заряду починається, коли енергія продукує у циліндрі високий пересічний ефективний робочий тиск, що перетворюється у високий крутний момент та високу потужність, що особливо помітно на режимі роботи (с) Докладний опис роботи двигуна 1003, показаного на Фіг З Впродовж ходу всмоктування (1-й) поршня 22 повітря тече з колектора 13 чи 14 у циліндр 7 через повітряні канали 15 та через впускний клапан 16, причому це повітря (залежно від потреб у потужності) є атмосферного тиску або вже стиснутим до більш високого тиску компресором 2 чи 1 Під час ходу всмоктування поршня 22 впускний клапан 16 закривається (у точці X) Починаючи з цієї точки, повітря розширюється до максимального об'єму циліндра Відтак у період ходу стискування (2й) ніякого стискування не відбувається аж поки поршень 22 не повернеться у точку X, де впускний клапан 16 закрився під час ходу всмоктування, тим самим ізолювавши циліндр 7 (Щоб визначити ступінь стиску двигуна, робочий об'єм циліндра, що залишився, рахуючи від точки X, ділять на об'єм камери згоряння) Альтернативно, упродовж ходу всмоктування (1-й) поршня 22 впускний клапан 16 може бути утриманим відкритим, аж поки поршень не мине нижню мертву точку, й далі відкритий, коли поршень рухається у своєму ході стискування (2-й), протягом значної частини свого ходу, десь біля 10%, а то й 50% і більше, що таким чином помпує деяку КІЛЬКІСТЬ повітряного заряду назад у впускний колектор, після чого впускний клапан 16, 16' закривається, щоб встановити низький ступінь стиску у робочому циліндрі двигуна Під час легкого навантаження двигуна, такого як у русі автомобіля з крейсерською швидкістю чи на приводі електрогенератора з малим навантаженням, заслінки 3 та 5 є закритими і повітряні байпасні клапани (ПБК) 4 та 6 на обох компресорах 1 та 2, преференційне, відкриті, з тим щоб впускне повітря поверталося до впускних колекторів 110 та 8 компресорів 2 та 1 нестиснутим У цей період поршні 22а - 22f засмоктують повітря, що йде мимо компресора(ів) без будьякого наддуву Це зменшує роботу на привод компресорів й подалі збільшує економію пального Коли потрібні середні крутний момент та потужність, такі як при їзді по шосе чи для приводу електрогенератора з середнім навантаженням, 31 преференційно заслінка 3 до компресора 1 відкрита, повітряний байпасний клапан (ПБК) 4 закритий, а повітряний байпасний клапан (ПБК) 6 залишається відкритим Це спричиняє припинення рециркуляції повітря атмосферного тиску через компресор 1 і цей компресор - лише сам - починає стискувати повітряний заряд до вищеатмосферного тиску, причому закриті заслінки 3 та 5 направляють повітряний заряд через канали 104, 110, 111 та 121/122 і він байпасує таким шляхом повітряні охолоджувачі 10, 11 та 12, що показані на Фіг 3, та проходить прямо до колекторів 13 та 14, а відтак до робочих циліндрів 7а - 7f, де згущений і нагрітий заряд піднімає пересічний ефективний тиск у робочому циліндрі двигуна, створюючи більший крутний момент та вищу потужність Коли потрібна ще більша потужність, така як при швидкій акселерації чи для приводу електрогенератора з великим навантаженням, преференційно повітряні байпасні клапани (ПБК) 4 та 6 є відкритими на обох компресорах і заслінки 3 та 5 на обох компресорах також відкриті Це змушує компресори 1 та 2 стискувати увесь повітряний заряд, і заслінки 3 та 5 направляють його мимо каналу 8 через компресори 1 та 2, й відтак стиснутий повітряний заряд тече через канали 105, 106, 110, 112, 113, 114 та 115 до колекторів 13 та 14 через охолоджувачі заряду 10, 11 та 12 і далі у робочі циліндри 7а - 7f В результаті дуже густий охолоджений заряд, перемішаний з пальним та запалений, розширюється із ступенем розширення, що вищий від ступеня розширення двигуна, й продукує великий крутний момент та високу потужність Чим важчий і чим густіший повітряний заряд, тим раніше у ході всмоктування (чи пізніше у ході стискування) впускний клапан може бути закритим, щоб створити низький ступінь стиску й отримати необхідну потужність, й тим менший стає у робочому циліндрі тиск і менше створюється тепла у ході стискування У цьому 4-тактному двигуні тиск впускного повітря може бути збільшений на 4 - 5 атмосфер, і якщо ступінь стиску двигуна є достатньо низьким, скажімо від 4 1 до 8 1 (вищий для дизельного пального), то навіть для двигунів з примусовим запалюванням не буде пов'язаних з детонацією проблем А ступінь розширення неодмінно все ще буде дуже високим, причому його величина 14 1 буде преференційною для примусового запалювання, а для самозаймання - десь 19 1 Ступінь стиску визначають через робочий об'єм циліндра 7, що залишився після того, як у ході стискування поршень досягнув точки X (тут впускний клапан 16 вже закритий), поділений на об'єм камери згоряння У всіх випадках ступінь розширення є завжди більшим, аніж ступінь стиску Ступінь розширення визначають діленням загального робочого об'єму циліндра на об'єм камери згоряння Пальне може бути карбюрованим, або його можна впорскувати через дроселюючий пристрій, або пальне може бути впорскнуто у струмінь впускного повітря, який відтак впорскують у форкамеру таким чином, як показану на Фіг 21, або через впускний клапан 16, або воно може бути впорскнуто 50799 32 прямо у камеру згоряння Якщо його впорскують, то впорскування мусить мати місце, коли поршень 22 досягнув точки X і впускний клапан закрився Пальне може бути впорскнутим і пізніше, а у випадку роботи двигуна у дизельному циклі пальне може бути впорскнутим, певно, у форкамеру чи безпосередньо на запальник, у момент, що є узвичаєним при користанні з дизельного пального У належний час заряд пальної суміші підпалено й гази розширюються, тиснучи на поршень та продукуючи робочий (3-й) хід Поблизу нижньої мертвої точки й також у належний час відкривається(ються) випускний(і) клапан(и) 17 і поршень піднімається у своєму очисному (4-му) ході, ефективно очищаючи циліндр примусовим переміщенням, після чого випускний(і) клапан(и) 17 закриває(ю)ться Цим закінчується один цикл роботи 4-тактного двигуна Двигун 1004, Фіг 4 На Фіг 4 показано шестициліндровий поршневий двигун внутрішнього згоряння 1004 з двома впусками атмосферного повітря 8 та 9 й ВІДПОВІДНИМИ впускними каналами 15-А, 15-В, у котрому всі циліндри 7а - 7f (тільки один з них (7) показаний у розрізі) і їхні поршні 22а - 22f працюють у 4тактному циклі, й усі ці робочі циліндри використано для продукування потужності на загальний колінвал 20 через ВІДПОВІДНІ шатуни 19а - 19f Компресор 2 - на цьому малюнку це роторний компресор Лисгольма - через показані на малюнку повітряні канали постачає стиснуте повітря до одного (чи більше) впускного(их) клапана(ів) 16-А циліндра Впуск повітря 8, допоміжний впуск повітря 9 та впускні канали 15-А й 15-В опційно постачають повітря атмосферного тиску або стиснуте повітря до окремих впускних клапанів 16-А та 16В, котрі відкриваються у ті ж самі циліндри 7а - 7f (як приклад, тут показано, що вони відкриваються у циліндр 7f) Проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12 й управляючі клапани 3, 5 та 6 використовують, у преференційному варіанті впровадження даного винаходу, щоб управляти густиною, вагою, температурою та тиском повітряного заряду Впускні клапани 16а-В - 16f-B, котрі отримують повітря через колектор 14-Вта впускні канали 15а-В - 15fВ, налагоджені, щоб управляти ступенем стиску двигуна 1004 Камери згоряння за своїми розмірами улаштовані, щоби створювати потрібний ступінь розширювання двигуна Тому, що між двигуном 1004, показаним на Фіг 4, й двигуном, що показаний на Фіг 7 (де допоміжна повітряна впускна система 9 показана пунктирними ЛІНІЯМИ ТІЛЬКИ для інформації), існують значні подібності, посилання на Фіг 7 будуть зроблені у такий спосіб, що вважається доцільним для пояснення певних загальних компонентів Показаний на Фіг 4 двигун 1004 характеризується екстенсивним процесом розширення, нижчим ступенем стиску, здатністю продукувати заряд пальної суміші, який варіює у вазі від нижченормальної до вищенормальної, здатністю опційно забезпечувати пересічний ефективний тиск у робочому циліндрі, що є вищим, аніж той, що можуть підтримувати традиційні пристрої нормальних двигунів, і в той же час характеризується, порівняно з 33 50799 узвичаєними двигунами, наявністю подібного чи нижчого максимального тиску у робочому циліндрі Модуль управління двигуна (МУД) 27 (див , наприклад, Фіг 7) і варіабельні клапани 3, 5 та 6 на каналах, як це показано, утворюють систему для управління густиною, тиском та температурою заряду й пересічним та піковим тиском у робочому циліндрі, що дає вищу пальну економічність, продукує більші крутний момент та потужність на всіх обертах двигуна, а також понижує рівень забруднюючих викидів як на двигунах з примусовим запалюванням, так і на двигунах із самозайманням В альтернативних варіантах впровадження даного винаходу варіабельна система синхронізації, разом з модулем управління двигуна (МУД) 27, може також управляти відкриттям та закриттям клапанів 16-А та/або 16-В, щоби досягти ще більшої досконалості в управлінні умовами роботи камер згоряння, уплощити криву крутного моменту й отримати більшу потужність при зменшенні витрат пального й пониженні рівня забруднюючих викидів Короткий опис роботи двигуна 1004 показаного на Фіг 4 Показаний на Фіг 4 двигун 1004 з новим циклом роботи є двигуном високої ефективності, котрий продукує високі крутний момент та потужність при низьких витратах пального та низькому рівні забруднюючих викидів Новий робочий цикл є циклом згоряння із ЗОВНІШНІМ стиском У цьому циклі частину повітря стискують, опційно, одним допоміжним компресором 2 (в узвичаєних двигунах все повітря стискують у робочих циліндрах) Підйом температури, який має місце у КІНЦІ стискування, може бути обмежений шляхом користання з повітряних охолоджувачів 10, 11, 12, котрі охолоджують впускне повітря, шляхом ПІЗНІШОГО впорскування повітря регульованої температури, а також шляхом скорочення ходу стискування У робочому процесі первинний повітряний заряд подають до циліндра 7 через впускний клапан 16-В під атмосферним тиском, або подають його через допоміжний повітряний впуск 9 під тиском, підвищеним на піватмосфери, причому повітряний заряд може бути карбюрованим Цей заряд може бути стиснутим, з добавкою пального, якщо такого ще немає, й він може бути запалений у визначеній точці робочого ходу поршня біля верхньої мертвої точки, і це все забезпечує високу пальну економічність та низький рівень шкідливих викидів Коли потрібна більша потужність, під час ходу стискування, преференційно, подають у циліндр 7 отриманий із впуску 8 вторинний повітряний заряд підвищеного тиску, який проходить через другий впускний клапан 16-А, котрий спрацьовує, коли закрився перший впускний клапан 16-В, аби підняти, якщо необхідно, густину повітряного заряду Як тільки вторинний повітряний заряд впорскнуто, впускний клапан 16-А швидко закривається Збільшити тиск первинного повітряного заряду можна шляхом включення другого допоміжного компресора послідовно з компресором 2 (див , як приклад, компресор 1 на Фіг 7 і показаний на фіг 4 та 7 компресор 2, а також тут можливо використати роторний компресор, наприклад, компресор Лисгольма) й подачі його вихідного потоку, котрий може бути охолодженим на проміжному охоло 34 джувачі, поміж повітряного впуску 8 і колектора 13, 14 ВІДПОВІДНО ДО бажаного результату температура, тиск, КІЛЬКІСТЬ та точка впорскування вторинного заряду, якщо такий додається, можуть бути урегульованими У преференційному варіанті впровадження даного винаходу можна використати блокіратор впускного клапана (на ринку їх декілька — приміром, блокіратори від Eaton Corp чи від Cadillac), щоб заблокувати впускний клапан 16А на час, коли робота з низьким навантаженням не потребує високого пересічного ефективного тиску у робочому циліндрі Альтернативно, з метою полегшити роботу компресора у період роботи двигуна з низьким навантаженням, відкривають повітряний байпасний клапан (ПБЕ) 6, щоби рециркулювати повітряний заряд назад через компресор 2 Альтернативно, удосконалюючи турбулентність завихрення, можна використати односторонній клапан - один з такого типу показано на Фіг 6 під числом 26, - аби забезпечити постійний або варіабельний "ступінь стиску" у циліндрі 7 У такому альтернативному способі роботи впускний клапан 16-А закривається дуже пізно, а клапан 26 закривається тільки тоді, коли тиск у циліндрі 7 майже дорівнює чи перевищує тиск у каналі 15-А Отож тиск у каналі 15-А, що урегульований швидкістю компресора, та клапани 3, 5 та 6 (а також клапан 4 на Фіг 7) управляють тиском, густиною, температурою й турбулентністю процесу горіння Клапаном 26 може бути пружинно-зворотний клапан дискового типу, металічний чи керамічний, або ж будь-який автоматичний клапан, що може тут функціонувати Іншим альтернативним способом забезпечення низького ступеня стиску при високому ступені розширення та зменшених забруднюючих викидах є ось такий Повітря у впускний робочий канал постачають з надзвичайно високим тиском Тому в альтернативних варіантах даного винаходу впускний клапан 16-А замінено таким більш швидкохідним і більш гнучким в управлінні клапаном, як соленоїдний клапан (не показаний), причому встановленим на цьому МІСЦІ клапаном управляє модуль управління двигуна (МУД) за допомогою, преференційне, електрики чи вакууму, чи механічно У такому варіанті впровадження даного винаходу використовують менший, густіший, урегульований за температурою заряд високого тиску, у якому присутнє чи відсутнє пальне, і цей заряд може бути впорскнуто тангентальне орієнтованим та ще й багато пізніше під час ходу стискування, чи навіть під час процесу горіння, щоб понизити ПІКОВІ та загальні температури горіння й у камері(ах) згоряння створити бажану турбулентність заряду Одним із пропонованих преференційних способів роботи двигуна 1004 з новим робочим циклом є ось такий 1 Залежно від потреб у потужності двигуна (тобто змін у навантаженні двигуна) шляхом ходу всмоктування поршня 22 впускають у циліндр 7 (хід всмоктування) через повітряний впуск 9, колектор 14-В, впускний канал 15-Вта впускні клапани 16а-В - 16f-B або повітря з атмосферним тиском, або повітря, стиснуте одним компресором (не по 35 казаний), з температурою та тиском, урегульованими у байпасній системі та в охолоджувачах повітряного заряду (не показані) 2 (а) Після ТОГО, ЯК ХІД всмоктування завершено, впускний клапан 16-В (котрий може бути одинарним чи множинним) залишається відкритим уподовж якогось періоду, коли поршень 22 вже пройшов нижню мертву точку, й це запомповує частину свіжого повітряного заряду назад у впускний колектор 14-В (Ь) Альтернативно, впускний клапан 16-В закривається раніше, цебто під час ходу всмоктування й перед тим, як поршень 22 досягне нижньої мертвої точки Відтак захоплений повітряний заряд розширюється на повний об'єм циліндра 7 3 (а) Тепер починається хід стискування (2-й), у якому стискування починається (щоби отримати низький ступінь стиску) у точці, коли впускний клапан 16-В закритий, аби ізолювати циліндр 7 при будь якій з операцій 2(а) або 2(Ь) Це дає можливість обмежити підйом температури у ході стискування (b) Коли потрібно більше потужності, впорскують у циліндр 7 вторинно стиснутий та урегульований за температурою повітряний заряд через впускний клапан 16-А, котрий у ході стискування швидко відкривається та закривається у точці, де впускний клапан 16-В, який впустив первинний повітряний заряд, закривається, або ж таке впорскування чиниться пізніше у цьому ході стискування, щоб продукувати більшу густину температурно урегульованого заряду й тим самим отримати бажані крутний момент та потужність двигуна (c) Альтернативно, коли потрібно більше потужності, густину й тиск вторинного повітряного заряду піднімають, заставляючи заслінки 5 та 2 направити увесь повітряний заряд чи тільки частину його через проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12, аби підняти густину заряду, й/або підвищуючи швидкість компресора чи включаючи другу фазу стиску на допоміжному компресорі, причому в останніх двох діях більше повітря помпується на вхід компресора Альтернативно, тимчасово міняють синхронність закриття впускного клапана 16-В чи то для ходу всмоктування, чи то для ходу стискування, щоби отримати більший заряд, і у той же час тимчасово міняють синхронність роботи впускного клапана 16-А, аби відкривати й закривати цей клапан під час ходу стискування з метою забезпечення більшої густини температурно урегульованого повітряного заряду 4 Стиск продовжується, пальне поступає, якщо його ще немає, пальний заряд запалено і горіння продукує значне розширення газів горіння, тиск котрих направлений на поршень 22, що виробляє високу енергію за режимом роботи 3(а) чи (Ь), чи (с) Ця енергія абсорбується й перетворюється у високий крутний момент та високу потужність, що особливо помітно на режимі роботи (с) 5 Поблизу нижньої мертвої точки поршня випускні клапани 17а - 17f, 17a' - 17f відкривають і циліндр 7 у (4-му) ході поршня 22 ефективно очищається, після чого клапан(и) 17 закривають Докладний опис роботи двигуна 1004 показаного на Фіг 4 Упродовж ходу всмоктування (1-й) поршня 22 36 повітря низького тиску тече через повітряний канал 15-В із впуску атмосферного повітря й через колектор 14-В з атмосферним чи надатмосферним тиском (чи, альтернативно, повітря низького тиску може бути поданим через управляючий клапан 25 та канал 15-В з лінії стиснутого повітря 15-А, як це показано на Фіг 5) через впускний клапан 16-В у циліндр 7 Під час ходу всмоктування поршня 22 впускний клапан 16-В закривається (у точці X) Починаючи з цієї точки, повітряний заряд в циліндрі розширюється до максимального об'єму циліндра Відтак у період ходу стискування (2-й) ніякого стискування не відбувається аж поки поршень 22 не повернувся у точку X, де впускний клапан був закритим (Щоб визначити ступінь стиску двигуна, робочий об'єм циліндра, що залишився, рахуючи від точки X, ділять на об'єм камери згоряння) У будь-котрій точці під час ходу стискування поршня 22 та у момент досягнення поршнем 22 точки X, чи після цього досягнення, другий впускний клапан 16-А, опційно, відкривається, щоби впорснути вторинно стиснутий повітряний заряд з температурою, густиною та тиском, які вважаються вигідними щодо навантаження, потреб у крутному моменті, пальній економічності й бажаних характеристик викидів двигуна Альтернативно, під час впуску повітряного заряду через впускний клапан 16-В цей клапан утримують відкритим, поки поршень не мине нижню мертву точку, й далі відкритим протягом значної частини ходу стискування поршня, десь біля 10%, а то й 50% і більше, що таким чином помпує деяку КІЛЬКІСТЬ повітряного заряду назад у впускний колектор 14-В, після чого цей клапан закривається, аби встановити низький ступінь стиску у робочому циліндрі двигуна У ході стискування та у момент, коли впускний клапан 16В закрився, чи після цього, через другий впускний клапан 16-А, котрий швидко відкривається й закривається, опційно, впорскують у той же самий циліндр 7 вторинний повітряний заряд з високим тиском та урегульованою температурою, який був стиснутий компресором 2 Альтернативно, коли необхідні більші крутний момент та потужність, густину вторинного повітряного заряду значно підвищують чи збільшенням швидкості первинного компресора 2, чи включаючи другу фазу стиску так, як це показано числом 1 на Фіг 7, й/або направляючи повітряний заряд через проміжні охолоджувачі 50799 При легкому навантаженні двигуна ВІДСІЧНИЙ клапан, чи клапан - блокіратор 31 (такий, як показано на Фіг 7), на впускному клапані високого тиску 16-А, преференційне, тимчасово обмежує потік впускного повітря, або ж утримує цей клапан закритим Така дія сприяє пальній економічності двигуна Альтернативно, протягом легкого навантаження двигуна заслінка 5 є закритою, а повітряний байпасний клапан (ПБК) 6 відкритим, з тим щоби частина впускного повітря, чи все, щопомпує компресор 2, поверталася у впускний колектор компресора 2, аби злегка підняти тиск цього повітря чи пропустити таким, як воно є Отже, коли клапан вторинного впуску 16-А відкривається, тиск повітря у каналі 15-А є приблизно таким же, чи не набагато більшим, як той, що був на початку створення повітряного заряду У альтернативному варіанті 37 впровадження даного винаходу допоміжний автоматичний клапан 26, що показаний на Фіг б, улаштований, як показано на Фіг 6, щоби запобігти будь-якому зворотному потоку з повітряного заряду у впускний канал 15-А, якщо тиск у циліндрі перевищить тиск у каналі 15-А перед тим, як впускний клапан 16-А закриється у ході стискування поршня 22 Якщо є допоміжний односторонній клапан (див клапан 26 на Фіг 6), то ступінь підняття тиску у циліндрі 7 може бути цілком урегульованим шляхом управління тиском повітряного заряду, що проходить через впускний клапан 16-А Потім ступенем підняття тиску можна управляти клапанами З, 5, 6 та швидкістю компресора, а також будьяким дросельним клапаном, якщо він є Коли клапан 26 задіяний, то впускний клапан 16-А мусить бути відкритим майже увесь час ходу стискування, можливо, аж допоки поршень 22 наблизиться до своєї верхньої мертвої точки, ато й досягне її Пальне може бути карбюрованим, як це проілюстровано на фіг 4, 4-В, 5, 7 та 33, чи впорскнутим у дросельний пристрій 56 (показаний на Фіг 16), чи у потік впускного повітря, чи у форкамеру, чи через впускні клапани 16-А, 16-В (тільки через 16-В, якщо 16-В не залишається відкритим після проходу поршнем своєї нижньої мертвої точки), чи прямо у камеру згоряння при точці X під час ходу всмоктування (тільки під час ходу всмоктування, якщо впускний клапан закривається перед тим, як поршень досягне своєї нижньої мертвої точки), чи у момент, коли поршень 22 у своєму ході стискування досягнув точки X або перейшов и При цьому пальне може бути впорскнутим разом з повітрям чи без нього У випадку дизельного циклу роботи пальне може бути впорскнутим у момент, що є узвичаєним для такого циклу, мабуть, у форкамеру, чи прямо у камеру згоряння, чи безпосередньо на запальник Після ТОГО, ЯК урегульований за температурою та густиною повітряний заряд вже впорскнутий, якщо такий заряд застосовують, стискування заряду продовжується навіть з присутнім у ньому пальним, а відтак заряд запалюється у момент, що сприятливий для ходу (3-й та робочий) розширення (Ступінь стиску визначають через робочий об'єм циліндра, що залишився після того, як у ході стискування поршень досягнув точки X, поділений на об'єм камери згоряння Ступінь розширення визначають діленням загального робочого об'єму циліндра на об'єм камери згоряння) Тепер повітропальний заряд запалено і має місце спричинений розширенням газів згоряння робочий (3-й) хід поршня 22 Біля верхньої мертвої точки робочого ходу поршня випускний(і) клапан(и) 17, 17' відкриває(ю)ться й циліндр у четвертому ході поршня 7 ефективно очищається шляхом примусового переміщення, після чого випускний(і) клапан(и) 17 закриваються Цим закінчується один цикл роботи 4-тактного двигуна Можна бачити, що чим пізніша у ході стискування є точка, коли поршень досягає точки X (тобто раніше чи пізніше впускний клапан закривається), тим нижчим є ступінь стиску двигуна й тим менше нагрівається заряд під час стискування 50799 38 Також можна бачити, що чим пізніше введено урегульований за температурою й густиною заряд, тим менше потрібно роботи на стискування заряду, тим паче, що пізніша частина цього заряду вже стиснута допоміжним компресором 2 Двигун 100 4 В Фіг 4-В На Фіг 4-В показано шестициліндровий поршневий 4-тактний двигун внутрішнього згоряння, що за своєю конструкцією подібний до двигуна, показаного на Фіг 4, але різниця в тому, що двигун за Фіг 4-В збудований та налаштований таким чином, що компресор 2 отримує повітряний заряд з колектора 14-В через отвір 8-В (показаний на Фіг 7), та через канал 8, причому це повітря проходить через загальний повітряний впускний канал 9 Впускні робочі канали 15а - 15С до 14f-C розподіляють повітря атмосферного тиску поміж впускними клапанами 16-В кожного циліндра Таке улаштування забезпечує подачу повітря до впускних клапанів 16-А та 16-В при різних його тисках, тому що повітряний заряд, що йде з каналів 15-А стискується, опційно, компресором 2 Робота двигуна, показаного на Фіг 4-В, така сама, як і двигуна, що показаний на Фіг 4 Системи впуску повітря й випуску газів, що показані на Фіг4-С, ідентичні за числами та поясненнями до таких же, що приведені на Фіг 2 Двигун 1005, Фіг 5 На Фіг 5 показано шестициліндровий поршневий 4-тактний двигун внутрішнього згоряння 1005, що подібний до двигуна 1004, показаного на Фіг 4, та двигуна 1004 , показаного на Фіг 4-В, але він відрізняється тим, що має, як це показано, альтернативні пристрої, завдяки котрим ПОДВІЙНІ впуски атмосферного повітря можна усунути, преференційне, шляхом постачання повітряного заряду низького тиску на ВХІДНІ клапани 16-В через канали 15a-D до 15f-D, які всі виходять із загального повітряного впускного каналу 8 або із опційного повітряного колектора 35-М, розташованого між впускним каналом 8 та впуском у канали 15a-D до 15f-D, причому цей колектор може також постачати повітря у компресор 2 через канал 8-А Постачання повітряного заряду низького тиску до впускного клапана 16-В через канал 15-D чи через канал 15В (показаний пунктиром) усуває необхідність у другому повітряному фільтрі та системі впуску повітря й добре працюватиме чи з першою системою, котра описана й включає в себе закриття впускного клапана 16-В під час ходу всмоктування поршня 22, або, альтернативно, закриття первинного впускного клапана 16-В під час 2-го ходу поршня або під час ходу стискування Альтернативно, як це показано на малюнку, повітряний заряд низького тиску можна подавати через розміщений на каналі 15-В - через який повітря йде від каналу стиснутого повітря 15 (15-А) до впускного клапана циліндра низького тиску - тискоскидний клапан 25, аби скинути тиск впускного повітря до рівня, при якому тиском повітря може управляти описана тут система налаштування ступеню стиску двигуна, причому в результаті скиду тиск має упасти до 1,5 - 2,0 атмосфер (це абсолютний тиск, який є підвищеним на 0,5 - 1,0 атмосфери відносно атмосферного тиску) Робота двигуна 1005, показаного на Фіг 5, така 39 50799 сама, як робота двигуна 1004, показаного на Фіг 4, хоча тут первинне повітря низького тиску постачають інакше 3 причини ВІДМІТНИХ подібностей між двигуном 1005, показаним на Фіг 5, та двигуном, що показаний на Фіг 7, посилки на цих фіг на певні загальні компоненти буде зроблено у спосіб, що вважається доцільним Під час легкого навантаження цього 4-тактного двигуна (див малюнки 4, 4-В та 5), такого як у русі автомобіля з крейсерською швидкістю чи на приводі електрогенератора з малим навантаженням, вторинний повітряний заряд, альтернативно, є усунутим завдяки тимчасовому блокуванню впускного клапана високого тиску 16-А (тепер доступні декілька систем блокування клапанів, наприклад, від Eaton Corp чи від Cadillac), або ж завдяки клапан 26, який автоматично перепиняє зворотний потік повітряного заряду із циліндра 7 За цією ВІДМІТНОЮ рисою у згідному з даним винаходом двигуні перепиняється будь-який зворотний потік повітряного заряду, що можливий під час ходу стискування Ця риса може бути використана також для створення як варіабельної, так і константного ступеню підняття тиску двигуна Якщо вторинний повітряний заряд отримано через впускний клапан 16-А, то впускний клапан 16-А може бути утриманим відкритим під час ходу стискування аж до моменту, коли поршень 22 знаходиться біля своєї верхньої мертвої точки, й тому, що автоматичний клапан 26 у цей час закривається, то тиск у циліндрі 7 майже зрівнюється з тиском у робочому впускному каналі 15-А Отже у двигунах, що мають одинарну фазу передстиску, різниця у тисках між циліндром 7 та робочим впуском 15-А дозволить закриття автоматичного клапана 26, хоча й буде все ще відкритим впускний клапан 16-А, й цим самим тискові будь-якого повітряного заряду, що приходить через робочий впуск 15-А, буде дозволено управляти отупінню підняття тиску циліндра 7, котрим, у свою чергу, управляють клапани 3, 5, та 6, а також швидкість компресора й, вірогідно, дросельний клапан, якщо він є Клапани 3, 4, 5 та 6, швидкість компресора й будь-який присутній дросельний клапан управляють ступенями підняття тиску у двигунах, котрі мають дві фази передстиску Якщо ніякого заряду не проходить із впускного клапана 16-А, то автоматичний клапан 26 буде вже закритий, і ступінь підняття тиску, у такому разі, утворюється ступенем стиску двигуна й густиною та температурою заряду, який через впускний клапан 16-В отримує циліндр 7 При цьому ступінь стиску все ще встановлюється при точці у циліндрі 7, де первинний впускний клапан 16-В є закритим А ступінь підняття тиску встановлюється ступенем стиску, густиною й температурою повітря, яке присутнє у циліндрі 7 і яке зайшло через клапан 16-В чи 16-А, чи через обидва ці клапани разом Клапаном 26 може бути будь-який автоматичний клапан, приміром, підпружинений клапан дискового типу, що зроблений з металу чи кераміки Двигун 1007, Фіг 7 На Фіг 7 показано схему шестициліндрового двигуна 1007, що працює у 4-тактному циклі Цей двигун за своїми конструкцією й роботою подібний до 4-тактного двигуна, показаного на фіг 4, 4-В та 40 5, й має альтернативні повітровпускні системи, в яких використано повітровпуск 9 (показано пунктиром) чи 8', чи ці обидва разом Також на Фіг 7 показано три проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12 й ПОДВІЙНІ колектори 13 та 14 плюс альтернативний впускний колектор 14-В Потреба у подвійному впуску атмосферного повітря (8' та 9 на Фіг 7) може бути усунена шляхом постачання повітря із отвору 8-В колектора 14-В у повітровпускний канал 8', що на Фіг 7 показаний схематично Перша альтернативна повітровпускна система, що показана на Фіг 7, постачає нестиснутий повітряний заряд у впускний клапан 16-В, показаного на фіг 4-В та 7 двигуна шляхом подачі повітря атмосферного тиску у робочі впускні канали 15а-С до 15f-C, котрі йдуть від показаного на фіг 4-В та 7 колектора 14-В, який отримує атмосферне повітря через впускний отвір 9, а потім розподіляє нестиснуте повітря між впускними клапанами 16-В кожного робочого циліндра Після того, яку своєму ході стискування поршень 22 досягнув точки X (точка, в якій закривається впускний клапан 16-В й починається стискування), повітря високого тиску проходить через впускний клапан 16-А Відтак впускний клапан 16-А закривається, стискування продовжується, пальне добавлено, якщо його ще немає, заряд біля верхньої мертвої точки (ВМТ) запалено й має місце робочий (3-й) хід Друга альтернативна повітровпускна система, що показана на Фіг 7, постачає, як це показано також на Фіг 5, впускне повітря низького тиску, альтернативно отримуючи повітря із каналу високого тиску 15-А через канал 15-В, який має опційний понижуючий тиск клапан 25 (показаний на фіг 5 та 7 пунктиром) Впускний клапан 16-А впорскує вторинний повітряний заряд високого тиску у момент, чи трохи пізніше, коли поршень 22 досягне точки, при якій впускний клапан закривається й починається стискування Відтак впускний клапан швидко закривається, стискування продовжується, пальне добавлено, якщо його ще немає, й заряд запалено у відповідному МІСЦІ, щоби отримати робочий (3-й) хід Третя альтернативна преференційна повітровпускна система, що показана на Фіг 7, подає первинний повітряний заряд до впускного клапана 16В ось таким чином Стиснутий, десь до 0,3 - 2бар чи більше, компресором 1 повітряний заряд низького тиску опційно (переривчасте чи безперервно) проходить на впускний клапан низького тиску 16-В двигуна, показаного на Фіг 7, через канал 32, який йде від каналу 110 до впускних клапанів (16а-В до 16f-B), причому цей канал (32) отримує повітряний заряд або атмосферного тиску, або стиснутий та з оптимізованою температурою для будь-якої потреби, й це останнє виконують компресор 1 та проміжні охолоджувачі 10 на потоках повітряного заряду, якими управляють клапани 5 та 6 у ВІДПОВІДНИХ каналах У цьому випадку клапан 33 є опційним Після ТОГО, ЯК циліндр 7 заряджено й у період першого чи другого ходу поршня 22 ВІДПОВІДНИЙ ступінь стиску встановлено шляхом закриття впускного клапана 16-В, відкривається під час ходу стискування у точці, коли закривається клапан 16-В, впускний клапан високого тиску 16-А, аби впорснути густий та оптимізований за темпе 41 50799 42 ратурою повітряний заряд, а відтак цей клапан ряду, а ще мати управління часом закриття клапазакривається й у ході стискування поблизу верхна 26 безпосередньо через клапани 3, 5 та 6, ченьої мертвої точки заряд з присутнім у ньому парез швидкість компресора й через будь-який льним запалюється, щоби отримати робочий (3-й) дросельний клапан, встановлений у двигунах, що хід мають одну фазу передстиску, а також через доКористання з цієї системи також виключає недатковий клапан 4, встановлений у двигунах, що обхідність у подвійних впусках атмосферного повімають двофазний передстиск У будь-котрому тря випадку впускний клапан 16-А мусить бути відкритим у ході стискування у дуже ПІЗНІЙ час, певно Четверта альтернативна повітровпускна сисдесь біля верхньої мертвої точки поршня 22 тема, що показана на Фіг 7, подає первинний повітряний заряд до впускних клапанів низького тиску Одною з переваг стискування повітряного за16-В, приймаючи спершу повітряний заряд, який ряду, що йде до впускного клапана низького тиску приходить опційно чи із впускної системи 9, колек16-В, на додаток до стискування вторинного повіттора 14-Вта робочих впускних каналів 15-С (покаряного заряду, щоби отримати пересічний ефектизані пунктиром), чи із каналу 32, а далі направлявний тиск у циліндрі, є те, що під час більшої часючи це повітря у робочий циліндр при тиску та тини робочого циклу таких двигунів густину заряду температурі, що потрібні в абиякий даний момент можна значно підвищити, утримуючи в той же час При такому улаштуванні відкриття клапана 33 у ПІКОВІ тиски та температури низькими Ця система час, коли компресор 1 стискує заряд, що йде через може забезпечити необхідну потужність двигуна нього, має ефект збільшення густоти первинного для автомобіля, що рухається гористою місцевісповітряного заряду, котрий у цьому випадку може тю, вірогідно, шляхом деактивацм впускного клатакож мати свої температуру й тиск, що урегульопана високого тиску 16-А за допомогою клапанного вані компресором 1 та управляючими клапанами 5 деактиватора, - що позначений числом 31 на Фіг 7, та 6 А односторонній клапан 34 перешкоджає ви- або шляхом часткового чи повного байпасування току повітря підвищеного тиску з каналу 15-С Кокомпресора 2 й/чи компресора 1, виконаного ли потрібно менше потужності, компресор 1 може управляючими клапанами 3, 4 й/чи управляючими "загубити" свій тиск шляхом часткового чи повного клапанами 5 та 6, аби варіювати тиск та темперавідкриття управляючого клапана 6 та закриття затуру повітря, котре йде у колектори 13 та 14, а слінки 5 Альтернативно клапан 33 може бути завідтак до впускних клапанів 16-А Проте, аби критим за допомогою модуля управління двигуна отримати від двигуна найбільшу потужність, такі (МУД) і первинний повітряний заряд буде всмоктадеактиватори можна відключити або видалити ний у циліндр 7 при атмосферному тиску через зовсім впускний канал 9 (показаний пунктиром) Поршень На Фіг 7 також показано систему управління 22 тепер починає свій другий хід, впускний клапан двигуном, яка тут пропонується і яка має модуль 16-В закривається, якщо він не закрився у час ходу управління двигуна (МУД) 27, дві заслінки 3 та 5, всмоктування, аби встановити потрібний ступінь два байпасні клапани 4 та 6, ОПЦІЙНІ редукційні стиску, й у всіх випадках важкий вторинний заряд клапани 25 ((25а - 25f) на повітряних каналах 15-В проходить через клапан 16-А, який відкривається у (15а-В - 15f-B) й схему управління тиском, темпемомент, або пізніше, коли поршень 22 досягнув ратурою та густиною заряду через байпасні клаточки, де впускний клапан 16-В вже закрився, відпани 4 та 6 і заслінки 3 та 5 Як показано на малютак клапан 16-А швидко закривається, стискування нку, повітряний байпасний клапан є закритим, продовжується, заряд запалено біля верхньої мещоби компресор 2 стискував увесь заряд, а засліртвої точки й має місце робочий (3-й) хід нка 3 трохи відкрита, аби частина повітря (позначена рамковими стрілками) протікала у колектори У цій четвертій альтернативній повітровпускній 13 та 14 неохолодженою, а інша частина (познасистемі впускний клапан низького тиску 16-В може чена суцільними стрілками), охолодженою й усе (а) отримувати повітряний заряд з атмосферним це має управлятися МУД 27, щоби забезпечити тиском, або ж (Ь) може отримувати вже стиснутий повітряному заряду оптимальні густину, температа охолоджений повітряний заряд через канал 32 туру та тиск Рамкова стрілка 4-А у каналі 120 поабо через канал 15-В Впускний клапан високого казує, яким чином повітряний байпасний клапан тиску 16-А (котрий відкривається у момент, чи піз(ПБК) 4 може бути трохи відкритим, щоб деяка ніше, коли стиск починається) може отримати почастина повітря, котру впорскують з метою управвітряний заряд, який (а) вже стиснутий та охолоління густиною й температурою заряду, байпасуджений у однофазному компресорі 1 або у вала й верталася у компресор 2, аби остаточно компресорі 2, чи (Ь) вже стиснутий та охолоджений урегулювати тиск вторинного повітряного заряду у двофазному або багатофазному режимі до дуже На колектори 13 та 14 може бути направлений високої густини, чи (с) отримати заряд з темперачерез проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12 чи через турою й тиском, що вже урегульовані управляюбайпасні канали 121 та 122, альтернативно, увесь чими клапанами 5 та 6, - все це, щоб забезпечити повітряний заряд найкращі характеристики згоряння щодо потужності, крутного моменту й пальної економічності двиЩоби отримати високу потужність двигуна при гуна, а також щодо зменшення рівня шкідливих низькому ступеню стиску і якомога менших шкідвикидів Шляхом установки опційного одноходоволивих викидах, повітряні байпасні клапани (ПБК) 4 го клапана (див клапан 26 на Фіг 6) на двигунах, та 6 закриті, а заслінки 3 та 5 опційно відкриті, аби показаних на фіг 4, 4-В, 5 та 7, ці двигуни можуть компресори 2 та 1 підняли тиск повітряного зарямати або ПОСТІЙНІ, або варіабельні ступінь стиску, ду, який заслінками 3 та 5 направляється через густину, тиск, температуру та турбулентність запроміжні охолоджувачі для досягнення максима 43 льної густоти У період ходу всмоктування впускний клапан низького тиску 16-В відкривається, поршень всмоктує у циліндр повітря низького тиску і перед нижньою мертвою точкою, чи після неї, впускний клапан 16-В закривається У цей же самий період у точці, коли впускний клапан 16-В закривається, або ще пізніше, відкривається впускний клапан 16-А, щоби впорснути вторинний густий та охолоджений повітряний заряд, і відтак він закривається Та хід стиску продовжується, аби досягти низького ступеню стиску Пальне добавлено, якщо його ще немає, заряд запалено у бажаній точці біля верхньої мертвої точки (запалення може мати місце перед верхньою мертвою точкою, при ній, чи після неї), щоб отримати робочий (3-й) хід з великим ступенем розширення та високим крутним моментом, а потім випускний(і) клапан(и) 17 відкриває(ю)ться й має місце хід випуску, після чого випускний(і) клапан(и) 17 закриває(ю)ться У цих конструкціях двигунів пальне може бути карбюрованим, впорскнутим через дросельний пристрій чи через інший отвір, впорскнутим у циліндр або ж введеним у будь-яку точку між пристроєм впуску повітря та головкою поршня Для примусового запалення пальна суміш може бути стратифікованою, або стехіометричною чи дуже збідненою, а для самозаймання - навіть дуже збагаченою Потужністю двигуна можна управляти лише одним дозуванням пального, або управляти шляхом постачання урегульованого дросельним клапаном повітря ВІДПОВІДНО ДО коефіцієнта надмірності повітря чи управляти шляхом постачання повітря, котре "відміряно" управляючими клапанами 4 та 6 при користанні з двофазного передстиску або управляючим клапаном 4 при користанні з однофазного передстиску У будь-котрому згідному з даним винаходом двигуні звичайна для традиційних двигунів проблема недостатнього перемішування пального, повітря й залишкового газу, яка веде до варіювання умов уточці запалення, мінімізована, а у деяких випадках зовсім усунута шляхом ПІЗНІШОГО Й З ВИСОКОЮ ШВИДКІСТЮ впорскування повітряного заряду Ця проблема, на яку також звернено даний винахід, є надзвичайно складною для вирішення у традиційних двигунах й особливо складною, коли пальне впорскують безпосередньо у циліндр, де іскра може з'явитися у суміші, котра варіює щодо коефіцієнта надмірності повітря, що, у свою чергу, веде до варіацій у розвитку факела (Щодо важливості вирішення цієї специфічної проблеми, то фахівці з двигунів із Массачузеттського технологічного інституту заявляють, що "усунення варіацій процесу згоряння у різних робочих циклах [двигуна] було б важливим внеском у подальше удосконалення характеристик двигуна Якщо б усі цикли були подібними й рівнозначними щодо усередненого циклу, то максимальні тиски у циліндрі були б нижчими, а коефіцієнт корисної дії двигуна вищим, і, що найважливіше, межа детонації була б вищою, й при користанні з того чи іншого пального все це значно підвищило б коефіцієнт корисної дії двигуна та/чи пересічний ефективний тиск у його робочому циліндрі") У кожному варіанті впровадження даного винаходу (як у 2-тактних, так і у 4-тактних двигунах) 50799 44 згадана вище варіативність циклу є мінімізованою й потенційно усуненою шляхом досягнення значної вихрової турбулентності заряду, що продукована впорскуванням повітря високого тиску На додаток, у будь-якому згідному з цим винаходом двигуні ця вихрова турбулентність може бути тангентне орієнтованою відносно стінки циліндра за допомогою екранування впускного клапана 16 насамперед клапана 16-А - чи користання з одностороннього клапана (такого, як 26, показаного на фіг 6 та 10) Навіть двигуни, у котрих під час ходу впуску поршня повітряний заряд поступає через екранований впускний клапан, мають тенденцію до зменшення небажаної варіабельності циклу згоряння, зменшення потреби у високооктановому пальному й підвищення детонаційне залежного рівня пересічного ефективного (у циліндрі) тиску ("дезапефти") Щоби цілковито усунути небажану варіабельність у циклах згоряння й досягти повнішого згоряння пального, впорскування повітряного заряду під час ходу стискування, особливо через екранований клапан, створює, згідно даного винаходу, значуще велику вихрову турбулентність Впускний клапан може обертатися під час роботи й все ще формувати тангентно направлений щодо стінки циліндра потік, причому конструкція клапана користає з традиційного тарільчатого клапана, одна сторона тарілки якого розташована протилежно передбаченому направленню повітряного потоку й екранована, коли клапан відкривається, потовщеною частиною торця головки двигуна, котра утворює серповидний комірець чи виступ, який бажано скеровує потік повітря, коли клапан відкритий У дизельній системі згоряння, що оснащена згідно даного винаходу, кращий процес змішування дозволяє користання зі значно багатшої пальної суміші й це дає більшу димообмежену потужність, а димові частинки, при цьому, істотно усунені завдяки доцільному коефіцієнту надмірності повітря, який найкраще відповідає багатій пальній суміші Вихрова турбулентність, що продукована впорском під час ходу стискування, цим стискуванням не пригнічується, й чим пізніше упорснуто заряд, тим менше цього заряду потрібно, щоби спродукувати бажану вихрову турбулентність У будь-якому поршневому двигуні внутрішнього згоряння, що працює за способом, згідним з даним винаходом, повітряний заряд дуже високого тиску й з урегульованими тиском та температурою може бути опційно впорскнуто тангентно орієнтованим й дуже пізно під час ходу стискування, наприклад, перед впуском пального, чи у момент цього впуску, чи разом з ним, а навіть із надзвичайно високим тиском у самому процесі горіння Тому, що вторинний повітряний заряд у двигунів, що показані на фіг 4 - 7, 9, 9-В та 15 - 20, може бути стиснуто до надзвичайно високого тиску, в альтернативних варіантах даного винаходу впускний клапан 16-А замінено більш придатним до управління і більш швидким клапаном, таким, як швидкісний соленоїдний клапан (не показаний), але замінено не обов'язково таким - і ця заміна не обмежує даного винаходу Цей клапан може бути, преференційно, механічним, електричним, чи ва 45 куумним й, преференційне, керованим модулем управління двигуна (МУД), як це показано на фіг 7, 9-В, 15-20 та 33 У цій системі вторинний повітряний заряд може, опційно, бути впорскнуто дуже пізно у часі ходу стискування поршня 22, аби підняти густину та вихрову турбулентність заряду й понизити пікову та загальну температури згоряння, а також зменшити ШКІДЛИВІ ВИКИДИ Впорскнутий потік може бути тангентно орієнтованим Все це значною мірою може посилити вихрову турбулентність і запобігти небажаній варіабельності циклу згоряння, яка звичайно присутня у традиційних двигунах і є найбільшим джерелом ненадійності двигунів, що працюють на газовому чи дизельному пальному Нижчі ТИСКИ Й температури у робочому циліндрі є результатом користання з цієї системи Коефіцієнт корисної дії двигуна стає більшим, а обмеження щодо детонації зменшуються, що дозволяє на даному виді пального значно підняти пересічний ефективний тиск у циліндрі й тим самим збільшити ефективність двигуна У зіставленні з відомими типовими двигунами усі двигуни, побудовані згідно з даним винаходом, користають з більш повного процесу розширення і це дає відчутні удосконалення у вихідних характеристиках та ефективності цих двигунів ЗГІДНІ З даним винаходом 4-тактні двигуни (показані, наприклад, на фіг 1, 2, 3, 4, 4-В, 5, 7 та 33), також як і 2-тактні двигуни (показані, наприклад, на фіг 8 - 11, 25 та 33) є за цим винаходом спроектованими користати зі ступенем розширення, що є більшим, аніж ступінь стиску Щоби впровадити таке, ступінь розширення улаштовано шляхом вибору потрібного об'єму камери згоряння, а ступінь стиску налаштовано нижчим від величини ступеня розширення шляхом дуже пізнього закриття впускного клапана Двигун 1008, Фіг 8 На Фіг 8 показано шестициліндровий поршневий двигун внутрішнього згоряння 1008, що може бути пристосований працювати на бензині, дизельному паливі, спирту, природному газі, водні чи суміші двох видів пального і має шість робочих циліндрів 7а - 7f (у розрізі показано тільки один 7f), у яких поршні 22а - 22f улаштовані, аби виконувати зворотно-поступальний рух Ще один циліндр показано частково - видно тільки нижню частину гільзи циліндра 7а На частковому вирізі показано циліндр компресора подвійної дії 1 Поршні 22а 22f з'єднані з загальним колінвалом 20 у традиційний спосіб за допомогою ВІДПОВІДНИХ шатунів 19а 19f Показаний на Фіг 8 двигун 1008 є пристосованим до роботи у 2-тактному циклі, з тим щоби продукувати шість робочих ходів на кожний оберт колінвала 20 Уданому випадку компресор 1 всмоктує повітряний заряд атмосферного тиску (або, альтернативно, отримує повітряний заряд, що був попередньо стиснутий до вищого тиску і пройшов через впускний управляючий клапан 6 та впускний канал 102, котрий отримує повітря від компресора 2 через байпасний управляючий клапан 6, заслінку 5 та байпасний канал 104 чи через проміжний охолоджувач 10) Коли показаний на Фіг 8 двигун працює, компресор 1 своїм поршнем 131 стискує повітряний заряд і стиснутий заряд 50799 46 проштовхується через випуск компресора у передавальний канал високого тиску 109, котрий веде до байпасного клапана 3, який сконструйовано та налаштовано пропускати - згідно з управляючими сигналами, що приходять від модуля управління двигуна (МУД) 27, - стиснутий заряд через проміжні охолоджувачі 11 та 12 чи через байпасний канал 111 Модуль (МУД) 27 управляє рівнем стиску, КІЛЬКІСТЮ та спрямуванням потоку стиснутого заряду через проміжний охолоджувач й/чи через байпасний канал у колектори 13 та 14 Колектори 13 та 14 сконструйовані й налаштовані розподіляти стиснутий заряд поміж іншими п'ятьма робочими циліндрами за допомогою ВІДВІДНИХ впускних каналів 15а - 15f й впускних клапанів 16 та 16' Альтернативно, допоміжний компресор 2 отримує атмосферне повітря через впускний отвір 8, стискує його до попереднього тиску й направляє у канал 101, що веде до управляючого клапана 5, який, у ВІДПОВІДЬ на сигнали від МУД 27, пропускає стиснутий заряд у компресор 1 через проміжний охолоджувач 10 чи через байпасний канал 104 Також МУД 27 може управляти управляючими клапанами 4 та 6, щоби спрямувати частину заряду чи увесь заряд, що проходить через компресори 1 та 2, назад до компресорів через канали 120 та 103 з метою урегулювати роботу компресорів 1 та 2, яка може бути у діапазоні від роботи разом двох компресорів, що максимально стискують, до відсутності стиску у період легкого навантаження двигуна, або ж іще може бути випадок, коли потрібне стиснуте повітря буде постачати у циліндри будь-який компресор - чи то 1, чи то 2 Щоби забезпечити робочим поршням один робочий хід на кожний оберт колінвала, показаний на Фіг 8 двигун 1008 має розподілвали 21, які обертаються з тією ж самою швидкістю, що й колінвал двигуна Поршневий компресор може мати один циліндр подвійної дії чи більше таких циліндрів, причому один такий циліндр, показаний під числом 1, може працювати з більшим числом фаз стиску ніж одна фаза, а колінвал 20, як це буде описано нижче, забезпечує два робочі ходи у одному компресорі, чи у декількох компресорах, на кожному своєму обороті Поршневий компресор може бути приведений у рух, альтернативно, через короткий колінвал, який обертається головним колінвалом через підвищувальну передачу, менша шестерня котрої посаджена на допоміжному колінвалі Допоміжний роторний компресор 2 може мати привод через підвищувальну передачу з ребристим V-пасом та ВІДПОВІДНИМ V-шківом на веденому валу компресора А роторний компресор 2 може також мати привод змінної швидкості, такий, приміром, як у компресорів деяких авіаційних двигунів Опис роботи двигуна 1008, показаного на Фіг 8 Повітряний заряд поступає у впускний отвір 8 компресора 2, далі проходить через компресор 2, а відтак у канал 101 до заслінки 5, котра направляє його або через проміжний охолоджувач 10, або через повітряний байпасний клапан 6, ЗВІДКІЛЯ увесь заряд, чи частину його, може бути направлено назад через компресор 2, де заряд рециркулює без стискування, або клапан 6 може направити повітряний заряд у впуск компресора 1 і 47 компресор 1 через свій випуск помпує повітряний заряд до заслінки 3, звідки заряд направляється або через проміжні охолоджувачі 11 та 12, або через повітряний байпасний клапан 4, або ж частина цього заряду проходить через них обох, а далі заряд проходить у колектори 13 та 14, які розподіляють повітряний заряд поміж впускними клапанами 16 та клапаном кожного робочого циліндра 7 двигуна 100а (Байпасний клапан 4 може направляти або частину повітряного заряду, чи увесь цей заряд, у колектори 13 та 14, або на рециркуляцію через канал 120 назад у канал 106 і далі на впуск компресора 1 ) Модуль управління двигуна (МУД) 27 управляє клапанами 3, 4, 5 та 6, щоб урегулювати тиск, температуру та густину повітряного заряду, котрий направляється у камери згоряння 130 двигуна Той же МУД 27 може управляти системою управління варіабельними клапанами з метою урегулювання, відносно кута оберту колінвала 20, часу відкриття й закриття впускних клапанів 16 та випускних клапанів 17 робочих циліндрів, котре потрібно, щоби урегулювати ступінь стиску та густину повітряного заряду двигуна для його оптимальної роботи при необхідних потужності, крутному моменті, пальній економічності й характеристиках споживаного у даний момент пального Робочий циліндр 7 працює у такий спосіб Альтернативний спосіб 1 Поблизу закінчення у циліндрі 7 робочого ходу випускний(і) клапан(и) 17, 17' відкриває(ю)ться й поршень 22 починає другий, тепер вже очисний, хід при все ще відкритому випускному клапані У випускному ході досить рано, десь при 70° - 60° перед верхньою мертвою точкою, випускний(і) клапан(и) 17, 17' закриває(ю)ться У точці, де випускний клапан закритий, встановлюється ступінь стиску, впускні клапани 16, 16' у ході стискування відкриваються у цій точці чи раніше, стиснуте повітря й/чи повітропальний заряд впорскується у камеру згоряння 130 робочого циліндра 7, впускні клапани 16, 16' закриваються десь при 60° перед верхньою мертвою точкою й при вихровій турбулентності впорскнутого високостиснутого повітря поршень 22 продовжує свій хід стискування до його закінчення, стискуючи таким чином заряд й продукуючи дуже низький ступінь стиску, який може бути аж до 2 1 Якщо у заряді пальне ще відсутнє, то після закриття впускного клапана воно впорскується у вхідний потік повітря чи у форкамеру, чи безпосередньо у камеру згоряння Щоби спродукувати стратифікований процес згоряння, пальне може бути впорскнуто у середину вихру заряду чи на запальник, якщо це дизельне пальне Повітропальна суміш запалюється шляхом стискування чи подачею іскри, причому останнє має місце у визначений час, аби досягти найбільшої ефективності й/чи потужності Загалом пальне має бути впорскнуто й запалено перед верхньою мертвою точкою поршня Проте у випадку процесу горіння зі здебільшого постійним тиском, а найпаче з дизельним пальним, пальне може бути впорскнуто пізніше та ще й уподовжено й, мабуть, під час ранішої частини ходу розширення Повітропальну суміш запалюють преференційно перед тим, як поршень досягне верхньої мертвої точки, й го 50799 48 рючі гази розширюються на поршень, котрий рухається у напрямку нижньої мертвої точки Поблизу нижньої мертвої точки ходу поршня випускний(і) клапан(и) відкриває(ю)ться й під час очисного ходу відпрацьовані гази видаляються примусовим переміщенням поршня 22 Якщо впускний клапан 16, 16' відкритий раніше, то для видалення відпрацьованих газів можлива потреба у деякому перекритті впускного та випускного клапанів Якщо ж впускні клапани 16, 16' відкриті пізніше, то таке перекриття не буде потрібним, причому випускний(і) клапан(и) 17, 17' закриваються, приміром, у той же момент, при якому відкриваються впускні клапани 16, 16' При цім ступінь розширення, котрий визначають шляхом ділення робочого об'єму циліндра на об'єм камери згоряння, може бути десь біля 19 1 для дизельного пального й 14 1 для бензину та газового пального Альтернативний спосіб роботи 2 Недалеко перед закінченням у циліндрі 7 робочого ходу випускний(і) клапан(и) 17, 17' відкриває(ю)ться й при все ще відкритих клапанах 17, 17 починається другий, вже очиснозарядний, хід У точці поблизу середини ходу (десь-то 90° перед верхньою мертвою точкою) випускний клапан 17, 17' все ще відкритий, а впускний клапан відкривається з маленьким перекриттям щодо цього клапана, аби впустити очиснозарядне повітря високого тиску Один чи більше впускних клапанів можуть мати паз, як це показано числом ЗО на Фіг 11, який направляє перше впускне повітря вниз і вздовж стінки циліндра 7, щоб під час дуже малого перекриття клапанів 16, 16' та 17, 17' створити петлеву очистку циліндра Випускний клапан 17, 17' залишається відкритим до точки, де має починатися стиск, відтак циліндр отримує повітряний заряд, коли цей клапан закривається, а опісля цього впускний(і) клапан(и) 16, 16' швидко закриває(ю)ться й тепер циліндр адекватно очищений і заряджений свіжим повітрям високого тиску та урегульованої температури Далі поршень 22, продовжуючи свій хід, стискує заряд, продукуючи при цьому низький ступінь стиску, котрий є, залежно від виду пального, в ідеалі десь від 13 1 до 4 1 При цьому ступінь стиску, який обчислюється через робочий об'єм циліндра, що залишився, поділений на об'єм камери згоряння, встановлюється у точці ходу поршня 22, де випускний(і) клапан(и) 17, 17' закриває(ю)ться У цій же точці, у момент, коли поршень 22 продовжує підніматися від точки X, де, встановивши ступінь стиску, закрився випускний клапан і де почалося стискування повітряного заряду, це стискування наростає Далі, аби отримати великий крутний момент та високу потужність, густий повітряний заряд у короткому ході стискування продукує у циліндрі низький ступінь стиску при дуже важкому заряді з максимально низьким тиском, але з пересічним ефективним високим тиском Ступінь стиску буде встановлено за густиною, тиском та температурою заряду, що надходить, за часом відкриття впускного(их) клапана(ів) 16, 16' та точкою, де випускний(і) клапан(и) 17, 17' закриває(ю)ться Чим пізніше закриваються випускні клапани, тим менше розширюється заряд після впорскування, менше потрібно роботи на стиску 49 50799 вання заряду й потрібне менше перекриття впускного та випускного клапанів, і тим нижчий ступінь стиску продукується У деякій точці, очевидно раніше, аніж 150° 120° перед верхньою мертвою точкою, більшість відпрацьованих газів вже випущено, циліндр 7 є адекватно очищеним, і випускний клапан 17, 17' вже можна закрити перед тим, чи пізніше того, яку цьому випадку впускні клапани 16, 16' відкриваються, щоби впустити повний повітряний заряд (У деяких випадках якась частина відпрацьованих газів, що залишилася у циліндрі, може бути корисною, і експериментальне можна з'ясувати у якій саме точці обидва клапани - впускний та випускний - можуть бути закриті без будь-якого перекриття ) У цьому випадку "ефективний" ступінь стиску може бути дуже низьким - десь 3 1 чи навіть 2 1, - що знову ж таки продукує у циліндрі низькі максимальні тиск і температуру, але високий пересічний тиск Пальне може бути впорскнуто рано - так, приміром, рано, як у момент закриття випускного клапана і десь у точці, що знаходиться, приблизно, на 150° - 120° перед кінцем ходу стиску Повітропальну суміш може бути запалено перед тим, при тому, або після того, як поршень досягнув верхньої мертвої точки, і відтак здійснюється хід (2-й) розширення При цому ступінь розширення, котрий визначають шляхом ділення робочого об'єму циліндра на об'єм камери згоряння, може бути десь біля 191 для дизельного пального й 14 1 для бензину та газового пального Модуль управління двигуна (МУД) 27 може управляти температурами й густинами направленого у циліндр 7 чи у камеру згоряння 130 повітряного заряду, а також синхронізацією впуску у камеру згоряння, й таким чином цей модуль може управляти густинами, турбулентністю, температурами та тисками заряду, тим самим надаючи, коли потрібно, засіб обмеження пікових температур та тисків при пересічному ефективному тискові, що вищий, аніж у будь-котрому традиційному двигуні, й забезпечуючи також низький рівень шкідливих ВИКИДІВ Пропонована даним винаходом система для роботи при легкому навантаженні двигуна й ефективному користанні з пального згідно рядка B(bb), що на Фіг 13, має бути ось така При ступеню розширення 19 1 номінальний ступінь стиску, який вибирають, може бути 13 1 При цьому ступінь розширення визначається об'ємом камери згоряння, а ступінь стиску визначається максимальним тиском заряду (не максимальним тиском у циліндрі), що може бути коло 530psi при адіабатичному стиску Модуль МУД 27 посилає сигнал заслінці 5 та повітряному байпасному клапану 6 направити помповане через компресор 2 повітря назад у компресор 2, який пропускає його без стиску, або ж - у компресорі абиякого типу - посилає сигнал байпасувати й направити повітря на скидний клапан компресора Заслінка 5 байпасує проміжний охолоджувач 10 і направляє заряд на вхід компресора 1 Компресор 1 адіабатичне стискує заряд, скажімо, до ступеню стиску 7 1 Управляючі елементи МУД 27 байпасують проміжні охолоджувачі 11 та 12 і вводять заряд, який отримав тепло від стиску, у колектори 13 та 14 Якщо недалеко від 50 кінця ходу стискування поршня 22 випускні клапани 17, 17' закриті, а впускні клапани 16, 16' циліндра 7 відкриті, то ефективний ступінь стиску буде низьким - десь 2 1 - і це продукує якийсь "номінальний" ступінь стиску 14 1 (Якщо у ході випуску випускні клапани 17, 17' закриті, а впускні клапани 16, 16' відкриті раніше, то повітряний заряд, що впорскується, має бути низького тиску, а "ефективний" ступінь стиску, яка продукує у циліндрі тепло, має бути більшою Якщо впускні клапани 16, 16' відкриті посередині ходу випуску й після того, як випускні клапани 17, 17' закриються, і бажаний номінальний ступінь стиску 13 1 досягнуто при ефективному ступеню стиску 4 1, то заряд, що введений посеред ходу у циліндр, має бути стиснутим до ступеня 4 1 ) Відтак неохолоджений заряд у циліндрі стиснуто при ефективному ступеню стиску 4 1, у іншому випадку - до 530psi при температурі 900°F Потім повітропальну суміш запалено і гази, тиснучи на поршень, розширюються на повний об'єм робочого циліндра при ступеню розширення 19 1 Коли потрібна велика потужність, МУД 27 може послати сигнал повітряним байпасним клапанам 4 та 6 закритися Тоді компресор 2 починає стискувати повітряний заряд до вищого тиску, і в той же час МУД 27 може відкрити заслінки 3 та 5, щоби направити повітряний заряд через проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12 Тому тепер, коли повітряний заряд охолоджено десь до 150° - 200°F, додаткова 2-га фаза стиску помпує більше повітря зворотно у двигун, аби запобігти значному пониженню тиску повітряного заряду через охолодження заряду перед згорянням У камері згоряння повітряний заряд тепер стискується до 2 1 (див рядок В(іс) на Фіг 13) і тиск його підтримується приблизно до запроектованого - у цьому випадку десь до 500-530 psi, хоча він і охолоджений, - аби значно підвищити густину повітряного заряду й тим самим збільшити крутний момент та потужність двигуна Холодніший повітряний заряд забезпечує низькі ПІКОВІ температуру та тиск, і коли приєднати сюди високу турбулентність, то це продукує зменшення рівня недогорілих гідрокарбонатів - NO - й інших складових шкідливих викидів, що завжди присутні при спалюванні багатої повітропальної суміші Тепер повітропальний заряд запалено, він розширюється на повний об'єм циліндра при ступеню розширення 19 1, хоч ефективний ступінь стиску є тільки 2 1 (див рядок В(іс) на Фіг 13) З причини, що у більшості випадків впускний клапан є закритим у момент зарядки камери згоряння і холодніший повітряний заряд запобігає детонації й зменшує ШКІДЛИВІ ВИКИДИ, у іншому варіанті схеми роботи двигун може мати наддув, що є значно більшим від використовуваного у традиційних двигунах До того ж час присутності пального у камері згоряння здебільшого завжди менший, аніж той, що може визвати детонацію Коли потрібна менша потужність, така, приміром, як при крейсерській швидкості автомобіля чи на приводі слабко навантаженого генератора, роботу двигуна можна переключити у режим низького навантаження, тобто одну фазу стиску можна виключити й можна байпасувати перший охоло 51 50799 джувач 10 повітряного заряду повітря шляхом рециркуляції повітря за допомогою заслінки 5 та байпасного клапана 6 Задля режиму роботи на заряді з меншою густиною та більшою пальною економічністю заслінка 3 та байпасний клапан 4 можуть, у такому разі, направляти увесь повітряний заряд, що з надбаною у стиску температурою приходить з компресора 1, мимо проміжних охолоджувачів 11 та 12 у колектори 13 та 14 і далі у циліндр Звертаючись знову до Фіг 8, можна бачити головку двигуна, показаного на фіг 8 - 11 та 25, а також ОПЦІЙНІ, зрівноважені за тиском, впускні клапани, що охолоджуються через канали, з котрих канал 29 є впускним, а канал 29' випускним, і одноходові клапани (не показані), що дозволяють встановленим на стержнях клапанів сильфонам 28 працювати на розширення, коли впускні клапани зворотно-поступально рухаються, аби помпувати охолоджуюче масло, чи суміш масла з повітрям, через проміжки, що знаходяться над сильфонами Зрівноважені затиском впускні клапани 16, 16', показані на фіг 8, 11 та 25, і 16-А, показані на фіг 9 та 10, забезпечують швидке закриття впуску та користання з великих необмежуючих впускних клапанів, що мають слабкі зворотні пружини (Коли впускний клапан відкритий, вирівнюючий тиск майже негайно проходить під головку клапана у камері згоряння та поверх його головки у каналі впуску й тому тиск у цьому каналі діє подібно до дії сильфона на стержні клапана, змушуючи стержень клапана рухатися вниз за кулачком розподілвала, а відтак швидко закриватися У згідних з даним винаходом двигунах можна також користати з діючих за допомогою тиску нових - "прямохвильових" - впускних клапанів фірми "Magnavox") Робота зрівноважених за тиском впускних клапанів ось така Зрівноважені затиском впускні клапани мають сильфони на своїх стержнях, причому нижні поверхні цих сильфонів зазнають дії газів, що знаходяться у каналі 15А Коли кулачок 21 натискує на стержень клапана й впускний(і) клапан(и) 16 відкриває(ю)ться, як це показано на фіг 8, 11 чи 25, будь-який тиск у каналі 15А стає збалансованим щодо тиску у камері згоряння, і у цей час на низ сильфона діє лише реактивна сила тиску, що присутня у каналі 15А, змушуючи клапан швидко закритися Одноходові клапани (не показані) на вході та виході каналів 29 та 29' улаштовані, преференційно, щоби пропускати масло, чи повітромасляну суміш, через простори над сильфонами 28 чи, альтернативно, через самі сильфони 28 Впуск масла може відбуватися у нижній частині головки циліндра, де це масло збирається й направляється далі у систему охолодження ЛІНІЮ впуску масла 29 можна, альтернативно, з'єднати з ЛІНІЄЮ постачання масла чи повітромасляної суміші Впускний канал 29 та випускний канал 29' у системі охолодження можна оснастити одноходовими клапанами, а випускний канал 29' може знаходитися вище, аніж впускний канал 29, або ж може бути з'єднаним з ЛІНІЄЮ випуску масла, яка веде у маслобак двигуна Сильфони 28 можуть мати також наскрізні канали, оснащені на кожному КІНЦІ одноходовими клапанами 3 практичного досвіду 52 відомо, що вихлопні клапани завжди важко охолоджувати, а ця система може забезпечити достатнє охолодження таким клапанам, навіть коли у вихлопному каналі тиск малий Така ж сама система могла б бути улаштована для вихлопних клапанів 17, від яких починаються вихлопні отвори 18, або ж для вихлопних клапанів будь-якого двигуна, аби забезпечити ДОВГОВІЧНІСТЬ ВИХЛОПНИМ клапанам та їхнім сідлам У великих двигунах описані вище лінії насосів можуть мати більші розміри, і помпування через них масла може замінити узвичаєний маслонасос описаного вище двигуна Двигун 1009, Фіг 9 На Фіг 9 показано шестициліндровий поршневий двигун внутрішнього згоряння 1009, який має впуск атмосферного повітря, причому всі циліндри 7а - 7f (тільки ОДИН З НИХ - 7f - показано у розрізі) й зв'язані з ними поршні 22а - 22f працюють у 2тактному циклі, і всі робочі циліндри використано, щоби продукувати шість робочих ходів на кожний оберт колінвала 20, аби отримати через ВІДПОВІДНІ шатуни 19а - 19f потужність на загальному колінвалі 20 Головний компресор 1 - на даному малюнку це поршневий компресор подвійної дії - через свої повітряні канали, як показано, постачає стиснуте повітря до одного впускного клапана циліндра 16-А, 16-В, чи більшої КІЛЬКОСТІ їх (тільки до другого, якщо первинний заряд приходить до клапана 16-В із каналу 15) Допоміжний компресор 2 компресор Лисгольма - показано з'єднаним послідовно з компресором 1 Повітровпуск 8 та з'єднані з ним компресор 1 йл~а 2 зі своїми впускними каналами та колекторами 13 та 14 постачають через повітровпускний робочий канал 15-А та впускний клапан 16-А вже стиснутий до вищеатмосферного тиску повітряний заряд у циліндр 7 Другий канал 32 пропускає повітряний заряд із каналу 110 до впускного клапана 16-В через опційний ВІДСІЧНИЙ клапан 33 з метою постачати повітря нижчого тиску у той же циліндр Альтернативно, інший канал 15-В, що йде від каналу 15-А, може бути оснащено управляючим тиском клапаном 25 (обидва канали показані пунктиром), причому цей канал може пропускати повітряний заряд низького тиску до впускного клапана 16-В Проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12, а також управляючі клапани 3, 4, 5 та 6, використано з метою допомагати в управлінні густиною, вагою, температурою і тиском повітряного заряду Впускні клапани налаштовані, щоб управляти ступенем стиску двигуна Камери згоряння за своїми розмірами улаштовані так, щоби встановлювати ступінь розширення двигуна Показаний на фіг 9, 11 та 25 двигун має розподілвали 21, оснащені кулачками й налаштовані обертатися зі швидкістю, рівною швидкості колінвала двигуна, аби забезпечувати один робочий хід кожного робочого поршня на кожний оберт колінвала двигуна У зіставленні з традиційно типовими двигунами показаний на Фіг 9 двигун 1009 характеризується більш екстенсивним процесом розширення та меншим ступенем стиску, здатністю продукувати горючий заряд, котрий може варіювати у вазі від нижченормальної до вищенормальної, та здатністю забезпечувати, опційно, пересічний ефектив 53 ний тиск у циліндрі вищий, аніж той, що здійснюється у традиційно типових двигунах з таким же чи нижчим максимальним тиском у циліндрі Модуль управління двигуна (МУД) 27 та показані варіабельні клапани 3, 4, 5 та 6 на каналах утворюють систему управління тиском, густиною й температурою заряду, а також управління пересічним і піковим тисками у циліндрі, і це дає більшу пальну економічність, більшу потужність та більший крутний момент на всіх обертах двигуна та низькі ШКІДЛИВІ викиди як на двигунах з примусовим запалюванням, так і на двигунах із самозайманням В альтернативних варіантах впровадження даного винаходу система синхронізації варіабельних клапанів, разом з МУД 27, може управляти часом відкриття та закриття впускного клапана 16А чи 16-В, чи обох клапанів разом, аби забезпечити подальше досконале управління робочими умовами у камері згоряння й тим самим отримати більш плоску криву крутного моменту й більшу потужність при низьких рівнях витрат пального та шкідливих ВИКИДІВ Короткий опис роботи двигуна 1009 показаного на Фіг 9 Показаний на Фіг 9 двигун з новим циклом роботи є двигуном з високим коефіцієнтом корисної дм, у якому отримують високі крутний момент та потужність при низькому споживанні пального й малих шкідливих викидах Новий робочий цикл є циклом внутрішнього згоряння із ЗОВНІШНІМ стиском У цьому циклі частину повітря впуску стискують принаймні одним допоміжним компресором (в традиційних двигунах все повітря впуску стискується у робочих циліндрах двигуна) Підйом температури, щоз'являється у КІНЦІ стискування, може бути обмежений шляхом користання з повітряних охолоджувачів, що охолоджують стиснуте повітря, та з укороченого ходу стиску У час роботи двигуна повітря з підвищеним десь на третину, чи більше, атмосфери тиском подається до впускного клапана 16-В робочого циліндра 7 через впускний канал 32, що йде від допоміжного компресора 2, або повітря проходить через канал 15-Вта управляючий клапан 25 Другий повітряний канал 15А опційно постачає повітряний заряд підвищеного тиску до другого впускного каналу 16-А, що веде у той же самий циліндр 7 (У цьому варіанті двигуна впускний клапан 16-В подає повітря низького тиску після того, як випускні клапани 17 відкриваються під час робочого ходу поршня поблизу його нижньої мертвої точки й має місце випуск відпрацьованих газів) Випуск відпрацьованих газів здійснюється, коли відкриває(ю)ться випускний(і) клапан(и)17, й у цей же час відкривається й швидко закривається впускний клапан 16-В, аби впорснути очисне повітря низького тиску Далі, як тільки поршень 22 починає свій хід стискування, циліндр 7 очищається петлевою продувкою Тепер впускний клапан 16-В закритий і поршень 22 піднімається у своєму ході стискування до точки, де має початися стискування, причому у цій точці випускний клапан 17 закривається, ізолюючи циліндр 7 і встановлюючи ступінь стиску Стискування продовжується й поблизу верхньої мертвої точки у точці, що визначена слушною, 50799 54 іскра, чи стискування, запалює пальну суміш і відбувається робочий хід Коли потрібно більше потужності, із каналу 15А можна, з метою підняти густину повітряного заряду, під час ходу стискування ввести у робочий циліндр у момент, коли випускний(і) клапан(и) 17 закриває(ю)ться, чи після закриття цього (цих) випускного(их) клапана(ів), вторинний повітряний заряд підвищеного тиску через впускний клапан 16-А, який після впуску швидко закривається Альтернативно тиск первинного повітряного заряду можна підсилити управлінням повітряного байпасного клапана 6, аби той послав більше повітря через компресор 2, чи підвищенням швидкості компресора 2, чи зміною уставки на управляючому клапані 25, що встановлений на каналі 15-В, котрий, альтернативно, постачає первинний повітряний заряд низького тиску впускному клапану 16-В Таким чином, з метою досягти бажаного результату, можуть бути урегульовані температура, тиск, КІЛЬКІСТЬ і точка впорску вторинного заряду, якщо цей заряд додається При роботі з низьким навантаженням двигуна блокіратор 31 впускного клапана (їх пропоновано декілька на ринку, приміром від Eaton Corp та від Cadillac) може заблокувати впускний клапан 16-А, коли робота з низьким навантаженням не потребує високого пересічного ефективного тиску у циліндрі Альтернативно, під час постачання через канал 15-В повітря низького тиску впускному клапану 16-В повітряний байпасний клапан (ПБК) 6 може бути відкритим, щоби рециркулювати деяку КІЛЬКІСТЬ повітряного заряду назад через компресор 2, аби понизити роботу компресора у період низького навантаження двигуна Додатково й преференційне, повітряний байпасний клапан 4 за потребою може рециркулювати частину від усього помпованого компресором 1 повітря назад на вхід цього ж компресора 1, аби понизити тиск та густину вторинного повітряного заряду, який проходить через впускний клапан 16-А Один із пропонованих даним винаходом способів преференційний спосіб роботи двигуна 1009 з новим робочим циклом є ось такий 1 Стиснуте принаймні одним компресором 2 та за температурою урегульоване байпасною системою чи охолоджувачем 10 повітряного заряду впускне повітря вищеатмосферного тиску вводять у циліндр 7 через впускний клапан 16-В, який відкривається малим виступом на кулачку 21-В поблизу нижньої мертвої точки у КІНЦІ робочого ходу (вірогідно у нижній мертвій точці) ПІСЛЯ ТОГО, ЯК випускний(і) клапан(и) 17, 17' відкрився(лися) раніше, скажімо, при 40° перед нижньою мертвою точкою, для випуску відпрацьованих газів Для подальшої очистки циліндра 7 випускні клапани ще залишають відкритими й після проходу поршнем нижньої мертвої точки А впускний клапан 16В закривають поблизу нижньої мертвої точки 2 Після закінчення робочого ходу й наповнення циліндра 7 свіжим зарядом, випускний(і) клапан(и) 17 залишають відкритим на якийсь період іще після того, як поршень пройшов нижню мертву точку (при цьому впускний клапан 16-В тепер закритий), для подальшої очистки робочого циліндра присутнім у циліндрі свіжим повітряним зарядом і 55 для встановлення ступеню стиску двигуна, причому ступінь стиску визначають шляхом ділення робочого об'єму циліндра, що залишився від точки закриття випускного клапана 17, на об'єм камери згоряння 3 У заповненому свіжим повітрям циліндрі 7 продовжують хід (2-й) стискування, у якійсь точці випускний клапан закривають і починають стискування при малому ступеню стиску Це дає можливість обмежити підйом температури у ході стискування Стискування продовжують, пальне добавляють, якщо його ще немає, заряд запалюють у визначеній точці поблизу верхньої мертвої точки, й відтак має місце робочий хід 4 (а) Альтернативно, коли потрібна більша потужність, у циліндр 7 впорскують вторинний, стиснутий та урегульований за температурою, повітряний заряд через впускний клапан 16-А, котрий під час ходу стискування відкривають і швидко закривають у точці, де випускний клапан закривають, чи пізніше у цьому ж ході, аби продукувати заряд більшої густини й тим самим забезпечити бажані крутний момент та потужність двигуна (Ь) Коли ще більша потужність потрібна, піднімають густину та вагу вторинного повітряного заряду, пропускаючи його через один проміжний охолоджувач 10, 11 та 12, чи більше число проміжних охолоджувачів, чи піднімаючи швидкість компресора, чи включаючи іще одну фазу допоміжного стиску, чи пропускаючи більший повітряний заряд через працюючі компресори 5 Поблизу нижньої мертвої точки поршня випускні клапани 17, 17' відкривають і циліндр ефективно очищають продувкою та повітрям, котре надходить через первинний впускний клапан 16-В Докладний опис роботи двигуна 1009, показаного на Фіг 9 Поблизу кінця робочого ходу (1-й) поршня 22, десь при 40° перед верхньою мертвою точкою поршня 22, випускні клапани 17 відкриваються для продувки циліндра й коротко після цього повітря низького тиску тече із каналу 106 через повітряний канал 32, опційний ВІДСІЧНИЙ клапан 33 і компресор 2, або тече, альтернативно, із лінії стиснутого повітря 15-А (як показано на фіг 9 та 10) через управляючий тиском клапан 25 і повітряний канал 15-В, і далі через впускний клапан 16-В у циліндр 7 Впускний клапан 16-В закривається незабаром після нижньої мертвої точки чи, мабуть, при нижній мертвій точці Випускні клапани 17 залишаються відкритими впродовж першої частини ходу стискування (2-й) поршня 22 Циліндр 7 тепер ефективно очищений звичайною та петлевою продувкою, й у будь-якій точці ходу стискування, коли циліндр 7 заповнено свіжим повітрям, випускні клапани 17, 17' можуть закритися Проте, з причини мати низьку ступінь стиску, випускні клапани 17, 17' можуть бути утримані відкритими аж поки поршень не досяг точки, при якій встановлюється бажана ступінь стиску У момент, чи після нього, коли випускні клапани 17а та 17а' закриваються, вторинний повітряний заряд високого тиску та урегульованої температури, який був стиснутий компресором(ами), може бути впорскнутий у той же циліндр через впускний клапан 16-А, після чого впускний клапан 16-А закривається На додаток, коли потрібні дуже 50799 56 великі крутний момент та потужність, густину вторинного повітряного заряду можна значно підняти включенням компресора 2 чи підвищенням швидкості компресора 2, якщо він вже в роботі, як це показано на Фіг 9, чи направляючи більше повітря через компресори 1 та/чи 2 за допомогою клапанів 4 та/чи 6, а також направляючи увесь повітряний заряд, чи частину його, через проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12 У цій системі, не зважаючи наточку, де випускні клапани закриті задля встановлення ступеню стиску, впорскнутий у циліндр 7 свіжий первинний повітряний заряд буде легшим від нормального й ступінь стиску буде нижчим від нормального, отож, якщо потрібно, урегульований за температурою повітряний заряд високого тиску може бути впорскнутий у момент закриття випускного клапана чи пізніше у ході стискування, аби забезпечити важчий від нормального заряд, підйом температури якого обмежено охолодженим зарядом та коротким ходом стискування Це продукує при згорянні заряду більший від нормального пересічний ефективний тиск у циліндрі задля великого крутного моменту й збільшеної потужності, але все ще при більшому, аніж ступінь стиску, ступеню розширення Для роботи з легким навантаженням можна було б тимчасово перекрити впускне повітря ВІДСІчним клапаном чи блокіратором клапана 31 (показано пунктиром) на впускному клапані високого тиску, або ж утримувати клапан 16-А закритим Це прибавило б до пальної економічності двигуна Альтернативно, при роботі з легким навантаженням заслінка 5 може бути закритою, а повітряний байпасний клапан 6 може бути відкритим, аби помповане компресором 2 повітря частково, чи повністю, поверталося у впускний канал компресора 2 задля слабого чи ніякого стискування, якщо компресор 2 не подає повітря у канал 32 й далі до впускного клапана 16-В Як це показано на Фіг 10, аби виключити можливість будь-якого зворотного потоку повітряного заряду у канал 15-А, коли перед закриттям впускного клапана 16-А під час ходу стискування поршня 22 тиск у циліндрі 7 зрівнявся б чи перевищив тиск у каналі 15-А, можна встановити допоміжний автоматичний впускний клапан 26, що показаний на Фіг 10 Альтернативно, показаний на Фіг 10 допоміжний автоматичний клапан 26 можна застосовувати б, аби забезпечити постійну чи змінну ступінь стиску у циліндрі 7 У такому випадку клапан 16-А був би відкритим аж до моменту наближення поршня до верхньої мертвої точки, і момент закриття клапана 26 урегульовувався б перепадом тиску циліндра 7, котрим управляють клапани 3, 4, 5 та 6, вихідний тиск компресора(ів) та будь-який присутній у цій схемі дросельний клапан Автоматичний клапан 26 може бути пружинно-зворотним тарільчатим клапаном, зробленим з металу чи кераміки Пальне може бути карбюрованим, впорскнутим у дросельний пристрій, показаний на фіг 15 17, 19 та 20 під числом 56, чи у потік впускного повітря, чи у форкамеру (подібну показаній на Фіг 21), чи через впускний клапан 16-А, чи безпосередньо у камеру згоряння при точці X на стиску 57 50799 вальновихлопному ходу поршня, чи у момент, коли поршень 22 вже пройшов точку X у ході стискування, чи після цього моменту Пальне може також бути впорскнутим пізніше, а у роботі за дизельним циклом його можна впорскувати при узвичаєній для дизельного двигуна точці, мабуть, у форкамеру чи безпосередньо у камеру згоряння й, мабуть, так, як показано на Фіг 21, чи прямо на запальник Опісля ТОГО, ЯК регулююче температуру й густину повітряного заряду повітря упорскнуто, якщо користують з такого, стискування заряду продовжується, пальне запалюється у визначений момент і має місце хід розширення (Ступінь стиску визначають діленням робочого об'єму циліндра, що залишився по досягненню поршнем точки X, на об'єм камери згоряння, а ступінь розширення - діленням загального об'єму простору стискування циліндрів на об'єм камери згоряння) Тепер повітропальна суміш запалена й при розширенні продуктів горіння має місце робочий (2-й) хід поршня 22 Відтак поблизу нижньої мертвої точки робочого ходу відкриває(ю)ться випускний(і) клапан(и) 17, 17' і циліндр 7 очищається продувкою та петлевою продувкою у КІНЦІ робочого ходу, а більшою частиною - у час повороту поршня 22 Можна бачити, що чим пізніше у ході стискування досягнуто точки X (пізніше закрито випускний клапан), тим нижчим є ступінь стиску двигуна й менше нагрівається заряд у період стискування Також можна бачити, що чим пізніше введено заряд, що регулює температуру й густину, тим менше потрібно роботи на стискування заряду, позаяк частина цієї роботи на стискування вже отримана від компресора 1 й/чи допоміжного компресора 2 У деяких випадках, коли при легкому навантаженні двигуна є важливою пальна економічність, допоміжний компресор можна байпасувати, тимчасово усуваючи цим наявність вторинного повітряного заряду й зменшуючи вагу загального заряду, котра буде меншою від ваги заряду узвичаєних двигунів, причому збільшений завдяки цьому ступінь розширення даватиме кращу пальну економічність У період роботи з легким навантаженням цього (показаного на фіг 9 та 9-В) 2-тактного двигуна, з таким, як при крейсерському русі автомобіля чи на приводі слабо навантаженого генератора, вторинний повітряний заряд може бути виключено тимчасовим виведенням з роботи впускного клапана високого тиску 16-А (за допомогою, приміром, одної із систем виведення з роботи, що пропонують Eton, Cadillac, та ІНШІ виробники), або доступ повітря до впускного клапана 16-А можна перекрити, і двигун все ще даватиме при потрібній потужності кращу пальну економічність, причому повітряний заряд до впускного клапана 16-В постачатиме компресор 2, або компресор 1, через канали 15-А, 110та32 Двигун 100 9 В , Фіг 9-В На Фіг 9-В схематично зображено шестициліндровий поршневий двигун внутрішнього згоряння 100 9 В , котрий здебільшого є ідентичним двигунові 1009, показаному на Фіг 9 Характеристики, робота та будова показаного на Фіг 9 двигуна 100 9 В та двигуна 1009 є істотно подібними й тому, за ви 58 ключенням специфічних відмінностей, вони тут не будуть повторені Отож посилки (як короткі, так і докладні) на характеристики, будову й роботу цього двигуна мусять бути пояснені через звертання до показаного на Фіг 9 двигуна 1009 Головна відміна між двигунами 1009 та 1009 в є та, що двигун Ю09'в репрезентує варіант впровадження даного винаходу у вигляді двигуна 1009, де компресори 1, 2 є різнотиповими щодо двигуна 100 9 В Цебто у двигуні ЮО9"6 головний компресор 1 є роторний компресор Лисгольма (проти поршневого компресора двигуна 1009), а допоміжний компресор 2 - це турбокомпресор (проти компресора Лисгольма у двигуні 1009) Дарма, що канал 32, який бере початок від каналу 110 (означений як 106 на Фіг 9), та опційний ВІДСІЧНИЙ клапан 33 показані як постачальники впускних клапанів 16-В лише двох циліндрів двигуна, тут треба розуміти, що ІНШІ робочі впускні канали (не показані) розподіляють повітря, що надходить з каналу 110, поміж іншими впускними клапанами двигуна, а також треба розуміти, що канал 32 постачає повітря на "повітрокоробку" чи на колектори, що розподіляють повітря поміж всіма впускними клапанами 16В двигуна На Фіг 10 показано ті ж самі двигун та робочу систему, що описані у той же спосіб, що й двигуни, показані на фіг 9 та 9-В, але тут присутня опційна додаткова характерна риса, виражена у тому, що вторинний впускний клапан 16-А має допоміжний автоматичний клапан 26 Цей клапан призначений запобігати зворотному потоку повітряного заряду з циліндра 7 у випадку, коли під час ходу стискування тиск у циліндрі 7 зрівняється з тиском у каналі 15-А, чи перевищить його, перед повним закриттям впускного клапана 16-А (Такий опційний автоматичний клапан 26 може бути пружиннозворотним тарільчатим клапаном чи одноходовим клапаном будь-якого типу) У цьому МІСЦІ можна використати будь-який автоматичний клапан, аби урегулювати ступінь стиску у циліндрі 7 під час стискування повітряного заряду У такому випадку впускний клапан 16-А можна утримувати відкритим аж до моменту, коли поршень майже дійде верхньої мертвої точки, тому що клапан 26 автоматично відсікає впуск за клапаном 16-А на час стискування, запалювання та роботи заряду До того ж користання з автоматичного клапана 26 дозволяє управляти ступенем стиску двигуна через просте управління тиском у каналі 15-А, причому впускний клапан 16-А залишається відкритим, допоки поршень 22 майже доходить до верхньої мертвої точки Наявність допоміжного клапана 26 надає вихрової турбулентності пальному заряду й усуває необхідність екранування впускного клапана 16-А Двигун 100 , Фіг 11 На Фіг 11 показано шестициліндровий поршневий двигун внутрішнього згоряння 10011 з одним впуском атмосферного повітря, у якого всі циліндри 7а - 7f (із ЯКИХ ТІЛЬКИ ОДИН (7f) показано у розрі зі) й розміщені у них поршні 22а - 22f працюють у 2-тактному циклі, і всі робочі циліндри використано для продукування потужності на загальному колінвалі 20 через ВІДПОВІДНІ шатуни 19а - 19f Головний компресор 1 - це поршневий компресор подвійної дії - через свої повітряні канали постачає, 59 як показано, стиснуте повітря до одного впускного клапана 16а, 16Ь циліндра чи до більшої КІЛЬКОСТІ таких клапанів Допоміжний компресор 2 - компресор Лисгольма - є послідовно з'єднаним з компресором 1 Повітровпуск 8 та з'єднані з ним впускні канали й колектори 13 та 14 постачають повітряний заряд вищеатмосферного тиску до впускного каналу 15 робочого циліндра, через який два впускні клапани отримують повітряний заряд, причому обидва ці впускні клапани 16а та 16Ь працюють незалежно один від одного, але відкриваються у той же самий циліндр Проміжні охолоджувачі 10, 11 та 12 і управляючі клапани 3, 4, 5 та 6 використано, аби допомогти в управлінні густиною, температурою та тиском повітряного заряду Камери згоряння улаштовані за своїми розмірами так, щоб встановлювався ступінь розширення двигуна Двигун 100, показаний на фіг 8, 9, 10 та 11, має оснащені кулачками розподілвали 21, що налаштовані обертатися з однаковою з колінвалом двигуна швидкістю, аби забезпечувати кожному поршневі один робочий хід на кожний оберт колінвала Показаний на Фіг 11 двигун 10011 характеризується, порівняно з традиційно типовими двигунами, більш екстенсивним процесом розширення та меншим ступенем стиску, здатністю продукувати горючий заряд, що може варіювати у вазі від нижченормальної до вищенормальної, та здатністю опційно забезпечувати пересічний ефективний тиск у циліндрі вищий, аніж той, що його отримують у традиційно типових двигунах з таким же чи нижчим максимальним тиском у циліндрі Модуль управління двигуна (МУД) 27 та варіабельні клапани 3, 4, 5 та 6 на каналах, що показані, складають систему управління тиском, густиною й температурою заряду, а також пересічним і піковим тиском у циліндрі, що дає більшу пальну економічність, більшу потужність та більший крутний момент на всіх обертах двигуна,а ще й низькі ШКІДЛИВІ викиди як на двигунах з примусовим запалюванням, так і на двигунах із самозайманням У альтернативних варіантах впровадження даного винаходу система синхронізації варіабельних клапанів, разом з МУД 27, може управляти часом відкриття та закриття впускного клапана 16а чи 16Ь, чи обох клапанів разом, аби забезпечити подальше досконале управління робочими умовами у камері згоряння й тим самим отримати більш плоску криву крутного моменту й більшу потужність при низьких рівнях витрат пального та шкідливих ВИКИДІВ Короткий опис роботи двигуна 10011 показаного на Фіг 11 Показаний на Фіг 11 двигун з новим циклом роботи є двигуном з високим коефіцієнтом корисної дії, що продукує високі крупний момент та потужність при низькому споживанні пального й малих шкідливих викидах Новий робочий цикл є циклом внутрішнього згоряння із ЗОВНІШНІМ стиском У цьому циклі частину повітря впуску стискують допоміжним компресором (в традиційних двигунах усе повітря впуску стискується в робочих циліндрах двигуна) Підйом температури, що з'являється при стискуванні, може бути обмежений за допомогою повіт 50799 60 ряних охолоджувачів, що охолоджують впускне повітря, та користанням з укороченого ходу стиску Коли двигун працює, повітря з тиском від, приблизно, третини атмосфери до декількох атмосфер чи навіть більше, поступає у циліндри 7 через впускний канал 15 Коли поршень 22 доходить десь до нижньої мертвої точки, маленький виступ на кулачку 21-А, натискуючи на вершину стержня клапана 16Ь, відкриває на короткий період клапан 16Ь, щоби забезпечити очистку циліндра й впустити свіжий повітряний заряд Перед тим, як впускний клапан 16Ь відкривається, аби впустити очисне повітря, для продувки злегка відкриваються випускні клапани 17, 17' Більшою частиною циліндр 7 ефективно очищається у час повороту поршня 22 Впродовж першої частини ходу стискування й так рано, як десь 10° - 20° після досягнення поршнем нижньої мертвої точки, перший впускний клапан 16Ь закривається, пізніше трохи закривається й клапан 17, 17' і тут починається стискування свіжого повітряного заряду, що встановлює ступінь стиску двигуна У точці, де закриваються випускні клапани 17, 17', чи в абиякій ПІЗНІШІЙ точці, другий виступ 21-С відкриває другий впускний клапан 16а, а можливо й 16Ь, щоб впустити, якщо це потрібно, більше урегульованого за температурою й густиною заряду Коли легке навантаження двигуна не потребує високого пересічного ефективного тиску у циліндрі, показаний на Фіг 10 блокіратор 31 впускного клапана (у продажу таких блокіраторів декілька, приміром, блокіратори від Eaton Corp чи Cadillac) може заблокувати впускний клапан 16а Альтернативно, повітряний байпасний клапан (ПБК) 6 повністю чи частково рециркулює деяку частину повітряного заряду, чи увесь заряд, направляючи його назад через компресор 2, аби зменшити роботу цього компресора у час легкого навантаження двигуна На додаток, повітряний байпасний клапан 4 може, за вимогою, рециркулювати частину помпованого компресором 1 повітря, чи все це повітря, щоб понизити тиск та густину заряду Один із пропонованих даним винаходом способів, а саме преференційний спосіб роботи двигуна 10011 з новим робочим циклом є ось такий 1 Стиснуте щонайменше одним компресором впускне повітря до вищого тиску, аніж атмосферний, і з температурою, що урегульована байпасною системою та охолоджувачами повітряного заряду, впускають у циліндр 7 через впускний клапан 16Ь, котрий при КІНЦІ робочого ходу поршня у мертвій точці поршня 22 чи біля цієї точки відкривається маленьким виступом 21-D, розташованим на кулачку 21-А, у момент, коли для продувки циліндра випускний(і) клапан(и) 17а, 17а' вже відкрив(ли)ся трохи раніше (десь 40° перед нижньою мертвою точкою) Випускний клапан 17 залишають відкритим протягом усього часу проходження поршнем нижньої мертвої точки, аби ефективно очистити циліндр продувкою та петлевою продувкою Як тільки свіжий заряд високого тиску дуже швидко очищає циліндр 7, впускний клапан 16Ь закривають 2 Після закінчення робочого ходу випускний(і) клапан(и) 17 залишають ще відкритим на якийсь час - після того, як поршень пройшов нижню мерт