Hутаційhий двигуh вhутрішhього згоряhhя

1. Нутационный двигатель внутреннего сгорания, содержащий симметричную сферическую камеру, с размещенным в ней нутационным диском, который разделяет ее на части, имеющим конические поверхности и сферу в центре, установленную в центральной опоре камеры с возможностью подвижного взаимодействия, и коленчатый вал, установленный в сфере на оси диска с возможностью вращения, а также приводные валы, установленные на оси камеры с обеих сторон и эксцентрично прикрепленные к коленчатому валу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в диске выполнены вырезы и он снабжен ограничителями, расположенными в вырезах и разделяющими ее на часть впуска /сжатия и часть сгорания/ выпуска, при этом диск имеет первую часть, разделяющую часть впуска /сжатия на две секции, и вторую часть, разделяющую часть сгорания/ выпуска на две секции, при этом по крайней мере один ограничитель содержит по крайней мере одно окно для прохождения топлива по крайней мере в одну часть. 2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а гощ и й с я тем, что диск имеет два выреза. 3. Двигатель по п. 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что два выреза расположены под углом 180°. 4. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что коленчатый вал установлен под углом от 10° до 70° относительно приводных валов. 5. Двигатель по п. 1, о т л и ч a tout и й с я тем, что по крайней мере один ограничитель имеет окно для впрыска топлива по крайней мере в одну камеру в двигателе. 6. Двигатель по п. 1, о т л и ч а гащ и и с я тем, что по крайней мере один из ограничителей содержит средство впуска для подачи воздуха по крайней мере в одну часть камеры. 7. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что один из ограничителей содержит трубопровод для направления жидкости в сферу и диск для смазки и охлаждения диска. 8. Двигатель по п. 7, о т л и ч а ющ и й с я тем, что содержит также каналы в коленчатом валу и приводных валах для приема жидкости из диска для смазки и охлаждения двигателя. 9. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что содержит также систему впрыска топлива, включающую аккумулятор, предназначенный для хранения сжатого воздуха из части впуска/ сжатия, форкамеру, средство для вдувания хранящегося сжатого воздуха в форкамеру, первое средство для впрыскивания топлива в форкамеру и средство для воспламенения топливно-воздушной смеси. 10. Двигатель по п. 9, о т л и ч а ющ и и с я тем, что содержит также второе средство подачи топлива для обеспечения дополнительным топливом системы впрыскивания топлива. С > о 11 / ы о о 26536 11. Двигатель по п. 10, о т л и ч а гащ и й с я тем, что содержит также средство управления мониторинга давления воздуха в аккумуляторе, объема секции сгорания в части сгорания/выпуска и момента зажигания средств для воспламенения топливно-воздушной смеси. 12. Двигатель по п. 11, о т л и ч а гащ и й с я тем, что средство управления является электронным управляющим устройством. 13. Двигатель по п. ^ о т л и ч а ю щийся тем, что указанная симметричная сферическая камера содержит плоские поверхности, расположенные перпендикулярно приводному валу. 14. Двигатель по п. 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что плоские поверхности части сгорания/выпуска содержат выпускные окна. 15. Двигатель по п. 14, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что в выпускных окнах установлены клапаны, связанные с кулачковым механизмом. 16. Двигатель по п. 15, о т л и ч а гащи й с я тем, что содержит также выпускной трубопровод, установленный через выпускные окна для удаления газов из выпускного окна. 17. Двигатель по п. 1, о т л и ч а гащ и й с я тем, что нутационный диск содержит первое уплотнительное средство, установленное на его наружной периферии, содержащее два уплотнения, размещенных вдоль его криволинейной кромки и контактирующих с камерой. 18. Двигатель по п. 17, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что первое уплотнительное средство содержит два С-образных кольца, установленных вдоль наружной периферии диска. 19. Двигатель по п. 18, о т л и ч а гащ и й с я тем, что диск содержит второе уплотнительное средство, установленное на части диска рядом с ограничителями. 20. Двигатель по п. 19, о т л и ч а гащи й с я тем, что содержит также третье уплотнительное средство, включающее два круглых кольца, установленных в камере в месте сопряжения со сферой. 21. Двигатель по п. 20, о т л и ч а гащи й с я тем, что содержит также четвертое уплотнительное средство, включающее четыре уплотнения, установленных в каждом ограничителе на его конце, сопряженном со сферой. 22. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю щийся тем, что диск имеет первое охлаждающее средство, включающее по 4 лость для циркуляции жидкости для его смазки и охлаждения. 23. Двигатель по п. 22, о т л и ч а гащ и й с я тем, что полость первого охлаждающего средства содержит ряд каналов для прохождения охладителя через диск. 24. Двигатель по п. 1, о т л и ч а гащ и й с я тем, что одно выпускное окно расположено рядом с одним из ограничителей на сферической стенке части сгорания/выпуска для обеспечения выпус- ' ка по крайней мере из одной секции. 25. Двигатель по п. ^ о т л и ч а ю щ и й с я тем, что содержит второе охлаждающее средство для охлаждения части впуска/сжатия. 26. Двигатель по п. 2, о т л и ч а гащ и й с я тем, что вырезы расположены под углом от 60° до 180°, при этом объем части впуска/сжатия меньше, чем объем части сгорания/выпуска. 27. Двигатель по п. 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что вырезы расположены под углом от 60° до 180°, в результате чего объем части впуска/сжатия больше, чем объем части сгорания/выпуска. 28. Двигатель по п. 18, о т л и ч а гащ и й с я тем, что каждое С-образное кольцо имеет открытую сторону, расположенную параллельно оси диска. 29. Двигатель по п. 18, о т л и ч а гащ и й с я тем, что С-образное кольцо имеет открытую сторону, обращенную в сторону от центральной плоскости диска. 30. Двигатель по п. 14, о т л и ч а ющ и й с я тем, что одно выпускное окно расположено рядом с одним из ограничителей на сферической стенке части, сгорания/выпуска для обеспечения выпуска по крайней мере из одной секции. 31. Нутационный двигатель внутреннего сгорания, содержащий симметричную сферическую камеру, с размещенным в ней нутационным диском, который разделяет ее на части, имеющим конические поверхности и сферу в центре, установленную в центральной опоре камеры с возможностью подвижного взаимодействия, и коленчатый вал, установленный в сфере на оси диска с возможностью вращения, а также приводные валы, установленные на оси камеры с обеих ее сторон и эксцентрично прикрепленные к коленчатому валу под углом к нему, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в диске выполнено два выреза и он снабжен двумя уплотнениями, размещенными вдоль его криволинейной кромки и сопряженными с поверхностью камеры, кото 26536 рая посредством ограничителей, расположенных в вырезах диска, разделена на часть впуска/сжатия и часть сгорания/выпуска, причем один из ограничителей снабжен средством подачи топлива, и один из ограничителей снабжен трубопроводом для подачи масла в сферу и диск для смазки и охлаждения, при этом один из ограничителей содержит средство впуска воздуха, и камера имеет две плоские поверхности, расположенные перпендикулярно приводным валам, в которых выполнено множество выпускных окон для удаления газов из части сгорания/ выпуска, и первая дисковая часть делит часть впуска/сжатия по крайней мере на две секции, а вторая дисковая часть делит часть сгорания/выпуска по крайней мере на две секции, и система впрыска топлива снабжена аккумулятором для хранения сжатого воздуха, связанным с секцией впуска/сжатия, форкамерой, средством вдувания хранящегося сжатого воздуха в форкамеру, первым средством для впрыска топлива в форкамеру и средством для воспламенения топливно-воздушной смеси. 32. Двигатель по п. 31, о т л и ч а гощи й с я тем, что содержит также второе средство подачи топлива для обеспечения дополнительным топливом системы впрыска топлива. 33. Двигатель по п. 31, о т л и ч а гощи й с я тем, что содержит первое средство охлаждения для охлаждения секции впуска/сжатия. 34. Двигатель по п. 31, о т л и ч а гощ и й с я тем, что диск имеет второе охлаждающее средство, включающее полость, выполненную в диске для его охлаждения. 35. Двигатель по п. 34, о т л и ч а гощи й с я тем, что полость второго охлаждающего средства снабжена рядом каналом для прохождения охладителя через диск. 36. Двигатель по п. 31, о т л и ч а гащ и й с я тем, что одно выпускное окно расположено рядом с одним из ограничителей на сферической разделенной на части стенке части сгорания/выпуска для обеспечения выпуска по крайней мере из одной из секций. 37. Двигатель по п. 31, о т л и ч а гощи й с я тем, что содержит также средство подачи топлива для обеспечения топливом системы впрыска топлива. 38. Двигатель по п. 37, о т л и ч а гощи й с я тем, что содержит также средство управления для регулирования 6 давления воздуха в аккумуляторе, объема секции сгорания в части сгорания/выпуска и регулирований момента зажигания средств для воспламенения топливно-воздушной смеси. 39. Двигатель по п. 38, о т л и ч а ющ и й с я тем, что средство упоавления является электронным устройством управления. 40. Двигатель по п. 31, о т л и ч а гощ и й с я тем, что вырезы расположены под углом в 180°. 41. Двигатель п о п . 31, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что вырезы расположены под углом от 60° до 180°, при этом объем камеры впуска/сжатия превышает объем камеры сгорания/выпуска. 42. Двигатель по п. 31, о т л и ч a torn и й с я тем, что вырезы расположены под углом от 60° до 180°, при этом объем камеры впуска/сжатия не превышает объем камеры сгорания/выпуска. 43. Нутационный двигатель внутреннего сгорания, содержащий симметричную сферическую камеру, с размещенным в ней нутационным диском, который разделяет ее на части, имеющим конические поверхности и сферу в центре, установленную в центральной опоре камеры с возможностью подвижного взаимодействия, и коленчатый вал, установленный в сфере на оси диска с возможностью вращения, а также приводные валы, установленные на оси камеры о обеих ее сторон и эксцентрично прикрепленные к коленчатому валу под углом к нему, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в диске выполнено два выреза, расположенных под углом 180°, и они снабжены двумя ограничителями, размещенными в вырезах, которые вместе со сферой делят камеру на часть впуска/сжатия и часть сгорания/выпуска, при этом первый ограничитель снабжен средствами для впрыскивания топлива по крайней мере в одну часть и подачи масла в сферу и диск, а второй средствами для вдувания воздуха в камеру, и камера имеет две плоские поверхности, расположенные перпендикулярно приводным валам, в которых выполнены выпускные окна для удаления газа из части сгорания/выпуска, связанные с выпускным трубопроводом, и диск имеет первую дисковую часть, которая делит часть впуска/сжатия по крайней мере на две секции, и вторую дисковую часть, которая делит часть сгорания/выпуска по крайней мере на две секции, при этом диск имеет кромку, содержащую первое уплотнительное средство, включающее два 26536 8 С-обра^ных кольцевых уплотнения для обеспечения герметизации между диском и сферическими разделенными на части стенками камеры и удерживания масла для смазки и охлаждения; второе уплотнительное средство между диском и ограничителем, третье уплотнительное средство, установленное в камере для герметизации сферы в камере, и четвертое уплотнительное средство, имеющее четыре уплотнения, установленные в каждом ограничителе для герметизации сферы в камере, и двигатель снабжен первым охлаждающим средством для охлаждения части впуска/сжатия, вторым ох лаждающим средством, включающим трубопроводы, расположенные в ограничителе и связанные с каналами в сфере и диске, а также средством впуска воздуха, и системой впрыска топлива, включающей форкамеру, аккумулятор сжатого воздуха, связанный с частью впуска/ сжатия, первое средство впрыска и второе средство впрыска, связанные с форкамерой, и свечу зажигания, а также электронное средство управления для регулировки давления воздуха в аккумуляторе, объема секции сгорания в части сгорания выпуска и регулирования момента зажигания. Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания известен уже более столетия. Идея прецессии и нутации тел в механике тоже известна довольно давно. Передача энергии от вращательного движения качающегося тела какой-либо другой форме движения так же известна. Хотя идея использования качающегося тела в двигателе внутреннего сгорания была опробована, однако, не имела большого успеха. Пока устройство не было описано в настоящей заявке, эффективное использование качающегося тела для образования камер в двигателе внутреннего сгорания не имело существенного успеха. Вообще прецессия тела является действием, которое совершается телом (например, верхом), когда прикладываемый крутящий момент стремится изменить направление своей оси вращения, заставляя образовывать конической формы траекторию и поворачиваться под прямыми углами к направлению крутящего момента. Нутация касается периодического изменения в наклоне от вертикали оси прецессирующего вращения тела вращения (например, верха). Фундаментальные элементы любого качающегося двигателя содержат сферическое тело с валом, проходящим через сферу вдоль ее оси. Сфера и вал расположены в камере, причем они движутся таким образом, чтобы вал в своем движении описывал траекторию конической формы. Общим результатом нутации является то, что имеет место качание без чистого вращения. Качающиеся элементы использовались для передачи энергии в различных механических устройствах. Так например, еще в 1904 г. [Патент США № 773206] описывается бензиновый двигатель, поршень которого приводит к действие шар и вал в колебательном движении для поворота ведущего вала, Аналогично в патенте США № 867202 (1908) описывается передающее устройство для двигателей, в котором качающийся элемент является рычажным механизмом между поршнями и ведущим валом. В частности, приводные рычаги поршней качающегося элемента приводят в действие вал в качающемся движении, описывающем траекторию конической формы. Энергия вала передает ся через зубчатый механизм для приведения в действие отдельного приводного вала. В различных других патентах также используются шар и вал для передачи движения от одного вида другому. В патенте США № 2278696 (1942) описываются качающиеся элементы применительно к роторному двигателю. В этой ссылке описываются поршни, прикрепленные к рычагам, которые перпендикулярны валу. Вал вращается вокруг оси вращения в центре для образования двух конической формы движений. Концы вала прикреплены к средствам, вращающим отдельный приводной вал. Вал перемещает с помощью подшипника или опоры узел из шара и диска. Однако, во всех рассмотренных ссылках только качающиеся шар 5 10 15 20 25 30 35 26536 и вал используются в качестве средства для передачи одного типа движения в другое. Ни в одной из ссылок не используются действительные качающиеся элементы (т. е. шар и вал, и т. п.) для образования камер, использующихся в дзигателе внутреннего сгорания. Известен двигатель внутреннего сгорания с качающимся диском, работающий по принципу качающегося тела. Сама конструкция качающегося диска является неотъемлемой частью фактических циклов двигателя внутреннего сгорания. В частности, шар и диск образуют камеры, являющиеся камерами впуска, сжатия, егорания и выпуска. Двигатель, описанный Деем, является двигателем внутреннего сгорания, содержащим корпус со сферической камерой, в которой размещен нутационный диск. Диск имеет коническую поверхность и сферу в центре и делит камеру на две части. Двигатель снабжен одним ограничителем, расположенным между двумя половинами камеры. Когда сфера и диск вращаются качающимся способом, то камеры впуска, сжатия, сгорания и выпуска взаимодействуют таким образом, чтобы приводить в действие вал. Топливо в двигателе, описанном Деем, воспламеняется через каждые 360°. Двигатель Дея имеет только один приводной вал. Поэтому центр массы узла "шар и вал" находится не в центре шара. В отличие от качающегося двигателя, описанного в настоящей заявке, центр массы шара и вала постоянно движется, создавая дополнительные напряжения в двигателе. Поскольку у Дея описывается только один ограничитель, то устройство Дея имеет или две или три камеры. Кроме того, такты выпуска с сжатия осуществляются одновременно на одной стороне диска, а такты расширения и выпуска осуществляются на другой стороне диска. Поэтому обе стороны диска требуются для завершения одного четырехтактного процесса [1]. В основу изобретения поставлена задача создания нутационного двигателя внутреннего сгорания, в котором объединение камер впуска/сжатия в одну камеру, а камер сгорания/выпуска в одну другую камеру, а также расположение их по обе.стороны двигателя, позволит устранить нежелательные напряжения в механизме за счет того, что центр массы сферы и вала не будет менять своего положения при работе двигателя. Другой задачей изобретения является создание нутационного двигателя внутрен 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 него сгорания, п котором благодаря перекрыванию рабочих ходов обеспечивается воспламенение топлива через каждые 130° поворот.! вала и тем самым повышается мощность. Еще одной задачей настоящего изобретения является уменьшение размера двиггтегя енугренн-зго сгирания га счет объединения камер впуска/сжатия и сгорания/выпуска. Также задачей настоящего изобретения является уменьшение двигателя внутреннего сгорания за счет разделения камер, в результате чего объем в нижней зоне используется для впуска/сжатия на обеих сторонах диска, а область верхней зоны используется для сгорания/выпуска на обеих сторонах диска. Настоящее изобретение касается нутационного двигателя внутреннего сгорания, включающего диск, имеющий конической формы поверхности и установленную в центре сферу. Симметричная сферическая разделенная на части камера предназначена для размещения в ней диска и имеет центральный подшипник или опору для подвижного взаимодействия со сферой и обеспечения качания диска в камере. Коленчатый вал вращательно установлен на оси диска в сфере, а приводные валы расположены на оси камеры, расположенной на обеих сторонах камеры. Приводные валы эксцентрично крепятся к коленчатому валу, в результате чего качательное движение диска осуществляет вращение приводных валов. В предпочтительном варианте диск имеет два выреза, смещенных на 180° друг от друга. Камера имеет одинаковое число ограничителей, расположенных в вырезах диска для разделения камеры на секции впуска/сжатия и сгорания/выпуска, чтобы обеспечить воспламенение топлива на каждой стороне двигателя через каждые 360°, а двигателя в целом через 180°. Другие варианты настоящего изобретения предусматривают также различные конструкции ограничителей. Одна конструкция содержит более двух ограничителей и вырезов. Другая конструкция предусматривает перемещение двух ограничителей из положения, в котором оси находятся под 180°, в положении под некоторым другим углом. В частности, перемещение ограничителей в положение, отличное от 180°, позволяет получить большую или меньшую камеры выше и ниже ограничителей соответственно. Такая конструкция обеспечивает впуск и сжатие 11 26536 в меньшей камере, а сгорание и выпуск в большей камере, делая цикл Аткинсона практически осуществимым. И наоборот, камера впуска/сжатия может быть больше, чем камера сгорания/выпуска. Тем самым эффективно обеспечивая цикл самонаддува. Кроме того, такая конструкция может использоваться в качестве насоса или воздушного компрессора. На фиг. 1 схематически изображено устройство сфера-диск, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид с торца; на фиг. 3 - диск, показанный на фиг. 2, поперечное сечение; на фиг. 4 - диск, показанный на фиг.1, поперечное сечение; на фиг. 5 диск и камера, поперечное сечение, показано уплотнительное средство диска; на фиг. 6 - наружная камера, вид сверху, показано выпускные трубопроводы; на фиг. 7 - вид сбоку с вырезом в сечении устройства из сферы, вала и диска в камере; на фиг. 8 - сечение 6-6 на фиг.6; на фиг. 9 - сечение 7-7 на фиг.6; на фиг. 10 - сечение 8-8 на фиг.8; на фиг. 11 - сечение 9-9 на фиг.8; на фиг. 12 - сечение 10-10 на фиг.8; на фиг. 13 - двигатель, поперечное сечение, показывающий другой вариант конструкции выпускного окна; на фиг. 14 - ограничители впуска воздуха и впрыска топлива, как показано на фиг. 8; на фиг. 15 ограничители впуска воздуха и впрыска топлива, как показано на фиг. 11; на фиг. 16 - схема, показывающая состав различных камер, секций и зон в двигателе; на фиг. 17-23 - камера, поперечное сечение, показаны результаты движения линии контакта диска для образования вспомогательных камер; на фиг. 24-26 функционирование различных зон, когда двигатель проходит фазы, изображенные на фиг. 17-23; на фиг. 27-29 - различные объемы для сгорания и блок-схема электронного устройства управления, изменяющего степень сжатия; на фиг. 30 конструкция двигателя с одной форсункой, вариант; на фиг. 31 - регулировка подачи топлива и воздуха для конструкции двигателя, изображенного иа фиг. 30; на фиг. 32 - конструкция топливной форсунки для бедной смеси; на фиг. 33 - регулировка подачи топлива и воздуха для конструкции двигателя, изображенного на фиг. 32; на фиг. 34-36 - различные конструкции ограничителей, обеспечивающих работу двигателя по циклу Отто, самонаддува и Аткинсона; на фиг. 37 - схематичное изображение нескольких двигателей внутреннего сгорания с качающимися дисками, установленных 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 последовательно для совместной работы. Настоящее изобретение касается двигателя внутреннего сгорания, основанного на механическом принципе, что изменяющиеся объемы могут образовываться с помощью разделенного пополам конического диска, совершающего качающееся движение, находящегося одновременно в физическом контакте с двумя параллельными плоскими стенками камеры. Такой один разделенный пополам конический диск 1 является рабочим органом. Симметричная форма и разделение камеры обеспечивают эффективное использование физического пространства. Такая конструкция существенно увеличивает мощность на единицу веса, т.е. удельную мощность при возможном снижении расхода топлива. На протяжении всего описания двигатель будет рассматриваться в положении, показанном на фиг. 7, в котором выпускные клапаны располагаются на верху двигателя, а ведущие валы простираются вбок с двух сторон двигателя. Однако такое положение выбрано произвольно только с целью поддержания единообразия в описании двигателя. Рабочее положение двигателя не ограничивается приведенным расположением. В соответствии с настоящим изобретением возможна любая ориентация двигателя. На фиг. 1 представлен сид сбоку устройства из сферы 2 и диска 1. Поверхности диска являются непараллельными, а имеют коническую форму, что очевидно на примере диска 1, показанном на фиг. 2. Вырезы 3 и 4 делят диск на части 5 и 6. Эти вырезы 3 и 4 предназначены для размещения соответствующих ограничителей 7 и 8, описываемых ниже и показанных отдельно на фиг. 14 и 15. В предпочтительном варианте вырезы 3 и 4 смещэны на 180° друг от друга, хотя они могут располагаться и под другим углом, как будет описано со ссылками на фиг. 34-36, поскольку сфера и диск двигателя являются симметричными, то центр их массы является постоянным в любое время. Кроме того, двигатель внутреннего сгорания с качающимся диском может работать на высоких оборотах, благодаря постоянному центру массы, что сводит к минимуму напряжения в коленчатом валу. Когда ограничители расположены не под 180°, то распределение веса дисковых частей регулируется, чтобы иметь постоянный центр массы. Кроме того, может использоваться любое число вы 13 26536 резов для образования дополнительных камер. На фиг. 2 представлен вид с торца устройства ^із сферы и диска. Сфера 2 показана с дисковыми частями 5 и С, ограничивающими сферу. Коленчатый вал 9 (показанный нэ фиг,7) проходит через отверстие 10 и выходит с обеих сторон сферы. Коленчатый вал 9 располагается перпендикулярно плоскости диска. Показаны также верхняя дисковая часть 5, имеющая первую 11 и вторую 12 стороны, и нижняя дисковая часть 6, имеющая стороны 13 и 14 Кромки 15 дисковых частей, которые также видны, будут рассмотрены более подробно со ссылками на фиг. 5, и наконец, верхнее правое уплотнение 16 ограничителя и нижнее правое уплотнение 17 ограничителя показаны распоможенными вдоль внутренней кромки диска, идущей от сферы 2 к кромке 15 диска. На фиг. 3-15 показаны различные поперечные сечения сферы, вала и диска, когда они установлены в камеру. На фиг. 7 представлен вид сбоку, соответствующий устройству сфера-диск на фиг. 1 и 2, установленному в камере. Конструкция систем охлаждения и смазки, а также наружного корпуса двигателя, как показано на фиг. 3-6, будет рассмотрена более подробно со ссылками на фиг.7. Как показано на фиг. 7, двигатель содержит сферу 2, ограниченную двумя дисковыми частями 5 и 6, находящимися в камере 18. Дисковые части имеют коническую форму для образования линии контакта со стенками камеры, когда сторона диска контактирует с ними. Камера изготавливается из соответствующего материала, чтобы выдерживать напряжения, возникающие в двигателе внутреннего сгорания. Сфера 2 герметизирована в камере 18 с помощью двух уплотнений 19. Уплотнения 19, предназначенные для предотвращения прохождения любого газа из камеры (секций 20 и 21 на фиг. 7), лучше видны на фиг. 13, на которой показано поперечное сечение камеры с удаленными из нее сферой и диском. Уплотнения 19 имеют круглую форму и герметизируют область сферы 2, выступающую наружу из камеры 18. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Наряду со сферой и диском в камере 18 находятся два ограничителя 7 и 8 (изоб- 55 раженных на фиг. 11 и отдельно на фиг. 14 и 15), которые плотно вставляются в вырезы 3 и 4 диска. Ограничители 7 и 8 обеспечивают также поступление воздуха и топлива, необходимых для сгорания в двигателе. 14 Длп сохранения единообразия и обеспечения большей ясности при дальнейшем описании конструкции и работы нуталонного £.аигателя, камеры будет описыватьея -через зерхнгаю насть 22 и нижнюю часть 23 с помощью сферы и двух ограничителей, учирающи^^ а сферу, как показано на фиг. І6, на которой представлена схема различных камер, секций и зон в двигателе. Верхняя часть камеры будет являться зоной, ограниченной снизу сферой и ограничителями, а с боков стенками 24 и 25 (фиг.7) и шатровой камерой 26 (фиг 7} над ограничителями. Нижняя часть камеры является зоной, закрытой сверху сферой и ограничителями, а с боков она ограничена стенками 27 и 28 (фиг. 7) и шаровой камерой ниже ограничителей. Каждая часть камеры дополнительно делится, как показано схематично на фиг. 17-23, на левую секцию камеры и правую секцию камеры. В частности, правая 20 и левая 29 секции камеры могут образовываться дисковыми частями 5 в верхней камере 22. Кроме того, правая 30 и левая 21 секции камеры будут образовываться дисковой частью 6 в нижней камере 23. И наконец, каждая секция камеры будет делиться на различные зоны, непрерывно изменяющиеся, включающие зоны впуска, сжатия, сгорания и выпуска, и будут описаны более подробно со ссылками на фиг 17-23 Выпускные окна 31-38, показанные на фиг. 10, расположены вдоль стен 24 и 25 верхней части 22 камеры двух сгорания/ выпуска. Выпускные клапаны 39-46, также показанные на фиг. 10, установлены в выпускных окнах. Хотя на каждой боковой стенке в верхних секциях показаны четыре выпускных клапана, однако может использоваться любое число выпускных окон. В предпочтительном варианте выпускные клапаны приводятся в действие кулачками, что хорошо известно в данной области. Однако любое другое подходящее средство может использоваться для открывания и закрывания выпускных клапанов. Коленчатый вал 9 эксцентрично крепится к приводным валам 47 и 48, выступающим с обоих концов сферь! В предпочтительном варианте шлицы 49 используются для обеспечения жесткого крепления коленчатого вала 9 с приводными валами 47 и 48 для поддержания циклов на двух сторонах диска, смещенных по фазе на 180°. За счет крепления коленчатого вала к приводным валам, конст 15 26536 16 роны двигателя в нижней части 23 его рукция настоящего изобретения устраняет камеры. Кроме того, циклы сгорания и также необходимость в каких-либо зубчатых соединениях. Опора 50 {или подшипвыпуска происходят в единичных секциях ник) установлена в сфере и простирается на каждой стороне двигателя в верхней к приводным валам. Коленчатый вал 9 5 части 22 его камеры. Зоны сгорания в установлен в опоре 50 с возможностью каждой верхней правой секции 20 и верхвращения. В предпочтительном варианте ней левой секции 29 (показанные на фиг. опора (подшипник) является одинарной ци10) воспламеняются через каждые 360°, линдрической опорой, жестко прикрепленчто позволяет воспламенять топливо в ценой к сфере 2. Как показано на фиг. 3 и 10 лом через каждые 180°. В зависимости от 4, опора имеет отверстие 51, совмещенположения диска в верхней камере 22 ное с выпускным отверстием 52 для масможет существовать две или три зоны и ла, выполненным в диске для обеспечедве или три зоны может существовать в ния прохождения масла из диска к коленнижней камере 23, как показано на фиг. чатому валу. Опора изготавливается из 15 17-23 и будет описано более подробно любого подходящего материала, известниже. Эти зоны используются для четыного в данной области. рех циклов двигателя внутреннего сгорания на каждой его стороне. В частности, Коленчатый вал 9, установленный в сфере и опоре 50, располагается под угкак показано на фиг. 7 секция, ближайлом относительно осевой линии привод- 20 шая к поверхности 11 дисковой части 5, ных валов. Хотя в двигателе может исобразует секцию 20 для сгорания/выпуспользоваться диапазон углов от 10° до ка. Выпускное окно 34, которое показано, 70° в зависимости от требований мощявляется одним из окон, обеспечивающих ности и крутящего момента, однако, опудаление отработавших газов во время тимальный угол коленчатого вала состав- 25 цикла выпуска в верхней правой секции ляет от 10° до 30°. В предпочтительном 20. Когда качающееся тело поворачиваетварианте коленчатый вал установлен под ся в своем полном диапазоне движения, углом 20°. Нутационное действие сферы то в верхней части 22 камеры образуется и диска, которое достигается за счет расвторая верхняя секция. В частности, втоширяющихся газов, воздействующих на 30 рая верхняя зона сгорания будет образостенку дисковых частей, приводит к действываться между стенкой 12 дисковой часвие коленчатый вал через опору 50. Двити 5 и стенкой 25, содержащей выпускжение копенчатого вала 9 наилучшим обное окно 38. Эта верхняя секция на праразом описывается воображаемой линией, вой стороне и будет воспламеняться со идущей из его центральной точки к на35 смещением по фазе на 180° по сравнеружным концам. Когда коленчатый вал нию с правой стороной. вращается вокруг центральной точки, то Нижняя левая секция 21, показанная воображаемая линия будет образовывать на фиг. 7, образуется стенками 14 диска два конуса, вершины которых соединены 6 и наружной стенкой 27 нижней части в центральной точке коленчатого вала. 40 камеры. Нижняя левая секция 21 является Когда коленчатый вал 9 вращается, то он секцией впуска/сжатия. Когда качающееприводит в действие два приводных вала ся тело поворачивается в своем полном 47 и 48, совершающих вращательное двидиапазоне движения, то в нижней части жение, при этом ось их вращения являет23 камеры образуется вторая нижняя прася линией, проходящей через центр при45 вая секция 30 (как показано на фиг. 12), водных валов. Однако можно иметь один наличие или двух или трех зон в верхней приводной вал. Конец коленчатого вала, камере 22 или нижней камере 23, а такне соединенный с приводным валом, буже непреоывное изменение этих зон будет вращаться в двигателе с помощью подшипника. Когда сфера и конический дут подробно рассмотрены ниже со ссылдиск совершают нутацию, то различные 50 ками на фиг. 17-23. камеры двигателя внутреннего сгорания, Рассмотрим теперь систему охлаждеобразованные диском и стенками камения со ссылками на фиг. 7 и на фиг. 3 ры, постоянно изменяются, как будет бои 4, на которых показан ряд гидравличеслее подробно описано со ссылками на ких трубопроводов двигателя. В частносфиг. 17-23. 55 ти, на фиг. 3 показано поперечное сечение диска, выполненное по линии В-В на Рассматривай в общем различные кафиг.2. С правой стороны сферического меры нутационного двигателя внутреннесегмента показано впускное отверстие 53 го сгорания, циклы впуска и сжатия происдля жидкости, поступающей в диск. В ходят в единичных секциях с каждой стопредпочтительном варианте жидкость по 17 26536 дается в сферу и диск с помощью ограничителя 8 (показанного на фиг. 15), установленного в вырез 3 между дисковыми частями. Однако, для впрыска жидкости может использоваться любое другое подходящее средство. Хотя любая подходящая жидкость может использоваться для охлаждения и смазки диска, однако, предпочтительным является масло. Впускное отверстие 53 ведет к ряду охлаждающих каналов 54, переплетающихся вокруг канальных островков 55. Ряд охлаждающих каналов сходится ближе к левой стороне сферы на выпускном отверстии 52 для жидкости диска. На фиг. 3 показано поперечное сечение сферы и диска, выполненное по линии А-А на фиг. 1, охлаждающие каналы 54 и островки 55 также видны. Выпускное отверстие 52 непосредственно сообщается с желобом 56 и обеспечивает прохождение жидкости в выпускной канал 57 с помощью канала 58, который показан на фиг. 7, расположенным в коленчатом вале. Выпускные каналы 57 направляют жидкость к выпускным отверстиям 59 в приводных валах. Затем жидкость охлаждается и рециркулируется в секцию впуска масла ограничителя 8, через который осуществляется подача топлива с помощью соответствующего масляного насоса, как это делается в данной области. При рассмотрении герметизации сферы и диска в камере, следует отметить, что в двигателе внутреннего сгорания с качающимся диском существуют четыре главные зоны герметизации. Во-первых, сфера герметизируется в камере с помощью уплотнений 19. Последние содержат два кольцевых уплотнения, установленных в камере для ее герметизации на части сферы, проходящей через камеру. Уплотнения видны также на фиг. 13, где сфера и диск удалены. Двигатель содержит другое уплотнение 60, установленное на концах ограничителей 7 и 8, упирающихся в сферу. На фиг. 13 показаны уплотнения ограничителя 7, через который осуществляется подача воздуха. Уплотнения ограничителя 8 аналогичны уплотнениям ограничителя 7. Оставшиеся уплотнительные элементы расположены вокруг дисковых частей 5 и 6. Эти уплотнения используются для предотвращения прохождения газа из любой секции или зоны в верхнюю и нижнюю части камеры. На фиг. 3 показаны уплотнения 16, 17, 61, 62 ограничителя, установленные вдоль кромки диска, которые будут контактировать с ограничителя 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 IS ми, что будет описано ниже. Кроме того, на фиг. 5 показано попереч.чоэ сечение конического диска, включающего два vnлотьения 55 и 64, установленных между кромкой диске и сферической разделенной на части поверхностью Кодеры. Эти уплотнения содержат дае Г-ибразной формы кольца 65 и So, обеспечивающих давление на уплотнительные элементы для удержания жидкости между уплотнительными элементами наружной кромки диска и сферической стенкой камеры. Жидкость из диска передается в желоб 67 из охлаждающих каналов 54 в диске с помощью канала 68 и возвращается с помощью канала 69. Эта жидкость обеспечивает смазку и охлаждение уплотнений. Уплотнительное устройство, включающее уплотнения 63 и 64, работает по принципу, что если дисковая часть 5 движется вправо по стенке 26, то зона высокого давления на стенке 12 также будет действовать на уплотнение 64, чтобы сместить его вправо к стенке 70 аналогично, область относительно высокого давления также как перемещение диска вправо по стенке 11 смещает уплотнение 63 влево. Таким образом, необычное уплотнительное устройство поддерживает жидкость в гидравлическом желобе 67 для обеспечения соответствующих герметизаций и смазки. На фиг. 6 показан внешний вид нутационного двигателя внутреннего сгорания. Наверху двигателя показаны выпускные трубопроводы 71 и 72. Показано также впускное отверстие 73, ведущее в воздухопровод 74. Секция впрыска топлива показана в общем на противоположной стороне двигателя. В частности, система впрыска топлива, которая будет описана более подробно ниже, содержит аккумулятор 75, снабженный трубопроводом 76, идущим к обеим сторонам двигателя. Трубопровод 76 аккумулятора соединяется с правой 77 и левой 78 воздушными форсунками, вдувающими сжатый воздух из аккумулятора в форкамеры 79 и 80 (показанные на фиг. 11). Кроме того, нутационный двигатель содержит правую 81 и левую 82 топливные форсунки. Приводные валы 47 и 48 показаны выходящими с двух сторон двигателя. На фиг. 8 представлено поперечное сечение конструкции, изображенной на фиг.6, выполненное по линии 6-6. В верхней части фигуры показаны впускное отверстие 73 для воздуха и трубопровод 74. Воздух поступает во впускное отверстие и направляется против часовой стрелки 19 26536 20 ду аккумулятором 75 и клапаном 77 возчерез камеры в двигатель. Поток воздуха душной форсунки. Напорный клапан осв двигателе будет более подробно описан тается закрытым, чтобы аккумулятор доссо ссылками на фиг. 17-23. Сжатый возтиг своего рабочего давления. Когда радух поступает в аккумулятор 75 через подающий трубопровод 83 (как показано на 5 бочее давление достигается, то клапан фиг. 9) и направляется через трубопровод переменного давления 84 открывается, 76 аккумулятора, проходящий через начтобы обеспечить прохождение сжатого порный клапан 84. Как будет более подвоздуха к клапану воздушной форсунки. робно описано ниже, топливо впрыскиПоследний может приводиться в действие вается из топливной форсунки 82 и сме- 10 механически с помощью кулачка или люшивается в форкамере с порцией воздуха бого другого подходящего механизма. из аккумулятора. В форкамере порция возПредпочтительно используется соленоид духа и топлива воспламеняется с помощс управлением от электронного управляюью зажигания 85. Сгорание и выпуск щего устройства. Когда клапан воздушпроисходит в основном в правой полови- 15 ной форсунки открыт, то порция воздуха не камеры, где показаны клапаны 43, 44, подается в форкамеру ограничителя 8. Как 45, 46. будет более подробно описано со ссылками на фиг. 17-23 и 27-29, когда камеНа верху фиг.9, являющейся поперечра сгорания начинает расширяться, то порным сечением фиг.6, выполненным по линии 7-7, показано впускное отверстие 73 20 ция сжатого воздуха поступает в форкадля воздуха, снабженное трубопроводом меру и расширяющуюся камеру сгорания. 74. Воздух движется по часовой стрелке В этот момент также впрыскивается тречерез секции впуска и сжатия в подаюбуемое топливо. Когда совместные объещий трубопровод 83 аккумулятора, по комы форкамеры и камеры сгорания станут торому он направляется в аккумулятор 75. 25 равны объему вдуваемого воздуха, то клаОбычно, сжатый воздух из аккумулятора пан воздушной форсунки закрывается и смешивается с топливом в форкамере. происходит воспламенение. Система впрыска топлива подает порцию На фиг. 10 представлен вид сверху топлива в секции сгорания, находящиеся нутационного двигателя. Из этой точки видобычно на левой стороне двигателя, как 30 на только дисковая часть 5. Положение показано. Выпускные клапаны 31-34 и дисковой части 5 на этой фигуре показывыпускное отверстие 71 также показаны вает, что она делит верхнюю камеру на на этом поперечном сечении. три зоны. В частности, определена левая секция 29, которая разделяется на зоны На фиг. 9 также показана система подачи воздуха нутационного двигателя. 35 86 и 87. Аналогично, правая секция 20 показана как зона 88. Контактная линия Сжатый воздух из камеры сжатия любой 89 верхней поверхности 11 показана совсекции нижней правой части камеры напмещенной с впускным окном 37. равляется по подающим трубопроводам 83 из нижней правой секции с каждой Поскольку сфера 2 и дисковая часть стороны диска в аккумулятор 75. Каждая 40 5 совершают нутационное движение, то сторона диска подает объем сжатого возконтактная линия 89 меняет свое положедуха в аккумулятор каждый 360° вращение, чтобы образовать объемы камер для ния коленчатого вала. Поскольку каждая различных зон В определенной точке, когсторона смещена на 180°, то аккумулятор да контактная линия 89 достигнет любой получает порцию каждые 180° вращения 45 -лз кромок ограничителя, в верхней камеколенчатого вала. Объем сжатого воздуха ре образуются только две зоны (как похранится в аккумуляторе 75 под заданказано на фиг.17). В частности, зона 20 ным давлением, зависящим от требуемой показана на правой стороне верхней каместепени сжатия двигателя. Хотя размер ры 22, а зона 29 показана на левой стоаккумулятора может быть таким, чтобы 50 роне верхней камеры 22, где дисковая часть обеспечить содержание любого числа пор5 образует диагональ через верхнюю камеций от двигателя, однако предпочтительру 22. Поскольку сфера и диск продолно, чтобы аккумулятор содержал достажают совершать нутационное движение, то точное количество порций для сведения к контактная линия 89 будет перемещаться минимуму колебаний давлений в аккуму55 по стенке 25, формируя там самым две ляторе, когда сжатый воздух направляетзоны на стороне камеры, имеющей конся из зон сжатия в аккумулятор и из него такгнуга линию, и одну зону на сторона в зоны сгорания. камеры, не имеющей контактной линии. Во время начального пуска клапан 84 Поскольку обе зоны впуска и сжатия переменного давления соединяется межобъединяются в одну секцию на одной 21 26536 стороне двигателя, то в предпочтительном варианте один нутационный двигатель внутреннего сгорания содержит две зоны сгорания. Каждая из зон сгорания, показанных на фиг. 10, воспламеняется каждые 360°, в результате чего нутационный двигатель внутреннего сгорания в целом воспламеняется через каждые 180° Кроме того, настоящее изобретение предусматривает также разделение объемов между камерами на левой и правой частях нутационного двигателя за счет работы двух сторон со смещением по фазе в 180°. В частности, верхняя левая зона 29 включает фазу сгорания в зоне 87 и режим окончательного выпуска в зоне 86, обе занимающие небольшой объем в верхней части 22 камеры. Одновременно с этим верхняя правая зона 20 является режимом начального выпуска, занимающим большой объем верхней части 22 камеры. Благодаря разделению камер, в результате чего две стороны воспламеняются с интервалом в 180°, существенно уменьшаются размер и вес нутационного двигателя при значительном увеличении мощности. На фиг. 10 показаны также выпускные окна для верхней камеры. В частности, правая камера имеет выпускные окна, расположенные вдоль стены 24. Эти выпускные окна находятся в открытом положении. Выпускные окна, расположенные вдоль левой стены 25, все закрыты. Все клапаны открываются одновременно для выпуска, но закрываются последовательно как раз против контактной линии. В предпочтительном варианте клапаны приводятся в действие кулачками 90, прикрепленными к приводным валам. Благодаря необычной конструкции нутационного двигателя, стенки 24 и 25 обеспечивают значительно большую площадь, предназначенную для выпускной клапанной системы. В частности, поскольку нутационный двигатель внутреннего сгорания работает с камерами, изменяющими свой размер, когда сфера и диск совершают нутационное движение, то для выпускных окон может использоваться большая поверхность площади. Это особенность снижает насосные потери по сравнению со средним поршневым двигателем. Кроме того, нутационный двигатель улучшает характеристики камеры сгорания за счет обеспечения сферически треугольной открытой камеры сгорания, которая не ограничена для фронта пламени по сравнению с длинной и узкой камерой ротационного двигателя Ванкеля. Кроме 5 10 15 20 25 30 35 40 22 того, линия, образованная физическим контактом конического диска с плоской плитой камеры, обладает относительным скольжением. Это имеет благотворное влияние из-за очищающего характера этого движения. В частности, преимущество движения обеспечивает очистку любого осаждающего материала, который может формироваться на поверхности во время сгорания и выпуска. На фиг 11 представлены поперечное сечение и нутационный двигатель, показывающий необычную систему впрыска топлива. Последняя содержит ограничитель 8, через который осуществляется впрыск топлива, аккумулятор 75, подающий трубопровод 83 аккумулятора (показанный на фиг.9), выпускной трубопровод 76 аккумулятора, напорный клапан 84, топливные форсунки 81 и 82 (показанные на фиг. 10), клапаны 77 и 78 воздушных форсунок и свечи сжигания 91 и 85. В частности, система впрыска топлива содержит аккумулятор 75, в котором хранится сжатый воздух из двигателя. Рассматривая правую сторону системы впрыска топлива в предпочтительном варианте, следует отметить, что клапан 77 с кулачковым приводом воздушной форсунки обеспечивает подачу воздуха в форкамеру 79. Однако, для подачи воздуха в форкамеру могут использоваться любые средства, включая гидравлические клапаны. Относительно правой камеры сгорания, топливо добавляется в форкамеру с помощью топливной форсунки 81, показанной на фиг. 10. В это же время клапан воздушной форсунки открывается, обеспечивая поступление топливно-воздушной смеси в форкамеру. После этого заряд воспламеняется с помощью свечи зажигания 91. Регулировка впрыска воздуха и топлива будет рассмотрена более подробно со ссылками на фиг.30. На фиг. 12 представлен вид снизу нутационного двигателя, включающего нижнюю секцию 30 и нижнюю левую секцию 21. Двигатель внутреннего сгорания с нутационным диском предпочтительно со50 держит два ограничителя, хотя могут использоваться дополнительные ограничители. На фиг.12 показан также впуск для воздуха в ограничителе 7, который содержит впускное окно 92 зоны и трубопровод 55 73 для воздуха. Ограничитель 7 выборочно подает воздух к обеим сторонам двигателя в зависимости от положения диска, когда он движется поперек впускного окна в качающемся движении. Нутационный двигатель внутреннего сгорания не 45 23 26536 содержит механических элементов клапанной системы для цикла впуска. Боковые поверхности ограничителя камеры, контактирующие с нижней кромкой дисковой части б, так же могут иметь специальную форму с тем, чтобы свести к минимуму азимутальное перемещение уплотнения ограничителя, которое может быть значительным, если боковые стороны ограничителя камеры будут плоскими. В частности, дисковая часть б и сфера 2 показаны на фиг. 12, на котором контактная линия 93 располагается примерно посередине камеры вдоль стены 28. Дисковая часть 6 образует зоны в нижней камере, которыми являются зоны впуска и сжатия. В частности, нижняя левая секция 21, показанная на левой стороне камеры,з образует впускную зону, обеспечивающую поступление сжатого воздуха в аккумулятор 75 (фиг.6), нижняя правая секция 30, показанная на правой стороне, образуется впускной зоной 94 и зоной сжатия 95, как результат того, что контактная линия 93 находится на поверхности 28 стены. После сжатия воздуха во время цикла сжатия, сжатый ооздух направляется в аккумулятор, а затем подается а форкамеру, что будет более подробно описано со ссылками на фиг. 17-26. На фиг. 13 показан альтернативный вариант системы выпуска. В частности, за счет незначительных модификаций, как показано на фиг.13, некоторые выпускные клапаны могут быть заменены одним окном 96 или несколькими окнами на сферической поверхности камеры. Окно 96 будет располагаться рядом с поверхностью раздела ограничителя с корпусом. В частности, на фиг. 13 устройство сферадиск удалено. Одно выпускное окно показано выше размещения ограничителя. Поэтому, одно окно будет общим для обеих выпускных камер. В предпочтительном варианте одно выпускное окно 31 и 35 будет оставаться вдоль боковой стены для удаления любого остаточного газа, остающегося в выпускной камере после прохождения диском выпускного окна. Обычно окно имеет сферически треугольную форму, выполненную в сферической поверхности, чтобы воспользоваться преимуществами геометрий, которые дает нутационное перемещение диска через сферический корпус. Размер должен быть таким, чтобы свести до минимуму цикл сгорания и не повлиять на эффективность цикла выпуска. На фиг. 13 показаны также уплотнения 19, герметизирующие сферу и камеру, и уплотнения 60 ограничи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 24 теля воздуха, герметизирующие ограничитель воздуха относительно сферы. Аналогичные уплотнительные средства используются на ограничителе 8 для впрыска топлива для его герметизации относительно сферы. На фиг. 14 и 15 показаны два ограничителя отдельно на двух различных видах поперечных сечений. На фиг. 14 показан в общем входной патрубок 73 для воздуха ограничителя 7, обеспечивающий поступление Еоздуха в трубопровод 74. Воздух в воздуховоде продвигается и пос-. тупает в воздушную камеру через впускное окно двигателя. Ограничитель 8 также показан на фиг. 14 и был описан со ссылками на фиг.11. Ограничители на фиг. 14 показаны установленными в вырезы в сфере и диске. На фиг. 15 показана тзкже секция впрыска топлива, где устройство впрыска дано в поперечном сечении, а само оно было описано со ссылками на фиг. 11. Ориентация и взаимодействие различных камер станет понятна из описания со ссылками на фиг. 17-23. Как показано на схеме фиг. 17-23, описывающей различные камеры, секции и зоны, нижняя левая секция 21 и верхняя левая секция 29 образуют одну половину двигателя, где происходит каждый из четырех циклов. Кроме того, нижняя правая секция 30 и верхняя правая секция 20 образуют другую половину двигателя, где происходит каждый из четырех циклов. Таким образом, работа одного двигателя внутреннего сгорания с качающимся диском по настоящему изобретению с точки зрения частоты воспламенения эквивалента двум роторным двигателям Ванкеля или четырехтактному четырехцилиндровому поршневому двигателю. Однако, нутационный двигатель внутреннего сгорания имеет значительно уменьшенные размер и вес и требует только две свечи зажигания против четырех свечей ззжигания в сравнимом четырехцилиндровом поршневом двигателе. На фиг. 17-23 показана последовательность работы нутационного двигателя. На фиг. 17-23 показано положение диска в обеих верхней 22 и нижней 23 частях камеры одновременно, когда коленчатый вал поворачивается на различные углы. В частности, верхняя половина фиг. 17-23 соответствует верхней части 22 камеры, тогда как нижняя половина соответствует нижней части 23 камеры, когда коленчатый вал поворачивается на полные 540° с интервалами в 90°. Каждый 25 26536 цикл (т. е. впуск, сжатие, сгорание и выпуск) продолжается 270°. Кроме того, геометрия позволяет топливу воспламеняться через каждые 180°. Вращение на полные 540° показано с тем, чтобы были видны 5 полные циклы сгорания и выпуска в верхней правой секции 20 и верхней левой секции 29, а также полный цикл впуска и сжатия в нижней правой половине камеры 30 и нижней левой половине камеры 10 21. Однако, как будет очевидно, цикл нутационного диска повторяется каждые 360°, а поэтому, вращение на 540° показано просто для удобства. Обозначение, приведенное в нижней части фиг. 17-23, по- 15 казывает фазы различных зон. 26 Одновременно с этим, нижняя дисковая часть 6 движется в положение, показанное на фиг. 18, кромка диска 6 образует контактную линию 93 с нижней левой боковой стенкой 27 камеры. Контактная линия 93 формирует нижнюю левую половину зоны впуска 99 и нижнюю левую половину зоны сжатия 97. Поскольку контактная линия перемещается, то нижняя дисковая часть 6 образует камеры, которые постоянно изменяются. Сжатый воздух подается в аккумулятор и будет направляться в верхнюю камеру во время фазы сгорания (на фиг. 19) перед зажиганием. Регулировка зажигания в камере сгорания будет рассмотрена более подробно со ссылками на фиг. 27-29, в нижДвижение верхней камеры также ней правой секции 30 камеры имеется происходит вместе с нижней камерой в только одна нижняя правая зона 94 впусрезультате чего впуск и сжатие в одной ка. Ход впуска только завершился в нижнижней камере обеспечивают сжатый воз- 20 ней правой зоне 94, так как она достигла дух для рабочего хода и хода выпуска в своего максимального объема, а фаза верхней камере. В частности, на фиг. 17 сжатия должна начаться. показана верхняя часть 5, установленная по диагонали через верхнюю часть 22 Когда коленчатый вал поворачивается камеры, а положение коленчатого вала 25 еще на 90° (всего на 180°), как показано выбрано произвольно как 0°, образующим на фиг. 19, то дисковая часть 5 снова верхнюю правую секцию 20 и верхнюю устанавливается по диагонали в верхней левую секцию 29. В положении 0° коленчасти камеры, образуя только две камечатого вала верхняя правая камера 20 ры. В частности, верхняя правая зона высодержит верхнюю правую зону выпуска 30 пуска 88 исчезает, а верхняя правая ра88, а верхняя левая камера 29 содержит бочая зона 98 становится больше, так как верхнюю левую рабочую зону 86. рабочий цикл с правой стороны продолжается. В верхней левой секции сущестНа фиг. 17 показана нижняя дисковая вует только верхняя левая зона выпуска часть 6, расположенная по диагонали через нижнюю часть 23 камеры, а коленча- 35 87. Последняя становится меньше, так как левая секция камеры продолжает выпуск. тый вал находится в положении 0°, обраСледует заметить, что клапаны, установзуя нижнюю правую секцию 30 и нижнюю ленные на верхней левой боковой стенке левую половину камеры 21. В положении 25 камеры начинают последовательно зак0° коленчатого вала нижняя правая секция 30 содержит нижнюю правую полови- 40 рываться впереди контактной линии 89, поскольку дисковая часть 5 продолжает ну зоны впуска 94, а нижняя левая секция совершать нутацию. 21 содержит нижнюю левую зону сжатия 97. В этот момент нижний диск снова Когда коленчатый вал поворачивается устанавливается по диагонали через нижна 90°, то верхняя дисковая часть 5 сме- 45 нюю камеру, образуя только две камеры. щается в положение, показанное на фиг. В частности, нижняя правая зона впуска 18, в этот момент кромка диска 11 обра94 исчезает, а нижняя правая зона сжазует контактную линию 89 с верхней пратия 95 становится меньше, поскольку вой боковой стенкой 24 камеры. Контактцикл сжатия на правой стороне продолная линия 89 разделяет верхнюю правую 50 жается. В нижней левой камере сущестрабочую зону 98 и верхнюю правую зону вует только нижняя левая зона впуска 99. выпуска 88. Перемещение контактной лиЗона становится больше, поскольку левая нии обусловливает образования камер с секция камеры продолжает получать возпостоянно изменяющимся объемом. В дух, так как нижний диск проходит мимо верхней левой секции 29 существует толь- 55 впускного окна 92. ко одна верхняя левая рабочая зона 86. Когда коленчатый вал поворачивается Рабочий ход как раз завершается в рабона 270°, как показано на фиг. 20, то верхчей зоне 86, поскольку она достигла своего няя правая секция 20 по-прежнему явмаксимального объема, а фаза выпуска ляется единственной верхней правой радолжна начаться. бочей зоной 98 в конце рабочего хода. В 27 26536 этот момент клапаны только открылись и должен начаться ход выпуска в верхней правой камере. В верхней левой секции контактная линия 89 теперь формируется вдоль верхней левой боковой стенки 25. Линия контакта 89 образует верхнюю левую рабочую зону, которая только начинает формироваться во время рабочего хода в верхней левой камере 20. Когда рабочий ход начинается и верхняя левая рабочая зона 86 расширяется, то верхняя левая зона выпуска 87 становится меньше, так как фаза выпуска заканчивается. Клапаны начинают последовательно закрываться, поскольку фаза выпуска завершается. При повороте на 270° нижняя левая секция 21 является по-прежнему только единственной нижней левой зоной впуска 99 в конце хода впуска. В этот момент готов начаться ход сжатия в нижней камере. В нижней правой секции контактная линия 93 теперь образуется вдоль нижней правой боковой стенки 28. Контактная линия 93 образует нижнюю правую зону впуска 94, которая только начинает формироваться во время хода впуска в нижней правой секции 30. Поскольку ходы впуска и сжатия продолжаются, то нижняя правая зона впуска 94 становится больше, так как впуск в нижнюю правую зону продолжается, а нижняя правая зона сжатия 95 становится меньше, поскольку фаза сжатия завершается. Сжатый воздух подается в аккумулятор и будет направляться из него в верхнюю камеру во время фазы сгорания перед воспламенением. Когда коленчатый вал поворачивается а положение 360°/0°. показанное на фиг. 21, то теперь верхняя дисковая часть 5 устанавливается по диагонали и находится в том же положении, что и при 0°. В этот момент полный рабочий цикл на правой стороне завершается. Аналогично теперь нижняя дисковая часть 6 устанавливается по диагонали и находится в том же положении, что при 0°. В этой точке завершается полный цикл впуска на левой стороне. На фиг. 22 и 23 показан нутационный двигатель при повороте коленчатого вала на 450° и 540° соответственно. Эти фигуры приведены для удобства показана полного рабочего цикла и полного цикла выпуска в каждой верхней секции и полный цикл впуска и полный цикл сжатия а каждой нижней секции. Одним важным преимуществом нутационного двигателя является перекрывание рабочих ходов. Перекрывание рабочих ходов лучше показано на фиг. 19 и 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 28 20. На фиг. 19 верхняя половина рабочей зоны 86 только начинает формироваться, а правая рабочая зона 98 уже существует. На фиг. 20 верхняя левая рабочая зона 86 уже существует, а верхняя правая рабочая зона 98 уже заканчивается, так как вся камера должна стать верхней левой зоной выпуска 87. Такое перекрывание мощности может в значительной мере зависеть от положения ограничителей, что будет рассмотрено ниже. На фиг. 27-29 показано то, как может • быть изменена степень сжатия без существенного изменения технических средств двигателя. Более важно, что изменение степени сжатия может осуществляться у работающего двигателя. Изменение степени сжатия достигается путем: 1) изменения давления воздуха в аккумуляторе; 2).изменения положения контактной линии диска, образующего объемы камеры сгорания; и 3} изменения регулировки операции впрыскивания клапана воздушной форсунки, впрыска топлива и зажигания в рабочей ступени. Эти изменения могут контролироваться электронным устройством управления. В частности, изменение давления в аккумуляторе осуществляется за счет использования клапана переменного давления с управлением от электронного устройства. Кроме того, электронное управляющее устройство может контролировать общий объем камеры сгорания и форкамеры, а также регулировку зажигания. Различные положения контактной линии, образующей различного размера зоны камеры сгорания (заштрихованы), показаны на фиг. 27 и 28. Значения переменной степени сжатия являются важными, полагая, что она может допускать многотопливность. Такая многотопливность будет полезна в ряде областей, включая военную. Как показано на блок-схеме фиг. 29, электронное управляющее устройство определяет давление, необходимое в аккумуляторе, для установленной степени сжатия. Если давление не достигнуто, то клапан переменного давления открывается. Электронное управляющее устройство определяет также положение контактной линии в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Когда контактная линия достигает требуемого угла коленчатого вала, что воздушная форсунка закрывается и свеча зажигания производит вослламеncnfic, TIUUB На фиг. 30 показана регулировка впуска воздуха и топлива в однофорсуночном 29 26536 варианте нутационного двигателя, как показано на фиг. 11. В частности, на фиг. 30 показана подача заряд топлива и воздуха в зависимости от угла коленчатого вала. При описании правой секции, например, топливо добавляется с помощью форсунки 81 в течение заданного периода, определяемого углом поворота коленчатого вала. Воздух также добавляется путем открывания клапана 77 воздушной форсунки. Когда коленчатый вал достигает требуемого угла для установленной степени сжатия, то клапан воздушной форсунки закрывается и происходит воспламенение в двигателе. На фиг. 32 показан вариант с фиг. 30, снабженный дополнительной топливной форсункой 100 для бедной смеси в правой секции, предназначенной для формирования порции смеси слоистой структуры. Топливо из форсунки 100 добавляется в воздушную струю в воздушной форсунке, когда воздух выдувается в форкамеру для образования бедной смеси при определенной продолжительности угла коленчатого вала. Перед воспламенением определенное количество дополнительного топлива подается форсункой богатой смеси 81 для формирования в форкамере богатой смеси. Это дополнительное топливо образует в форкамере богатую смесь. С помощью такого способа в камере сгорания образуется порция смеси слоистой структуры. После этого последний воспламеняется свечой зажигания 91. Слоистый характер смеси является полезным, так как он обеспечивает более эффективное горение. На фиг. 34-36 показаны различные варианты установки ограничителей 7 и 8. В частности, в зависимости от положения ограничителей степень перекрывания будет меняться. Рассмотрим три случая. Первый случай, когда ограничители симметрично установлены вокруг камеры, в результате чего обеспечиваются одинаковые объемы в верхней камерах, а перекрывание в этом случае определяется как 90° минус половина толщины дуги ограничителя. Так например, если толщина дуги ограничителя составляет 20°, то перекрывание будет представлено уравнением 90-1/2 (20) = 80°. Во втором случае, показанном на фиг. 35, в котором используется цикл Аткинсона, степень перекрывания может быть больше, чем 90°. В частности, в цикле Аткинсона меньшая камера используется для выпуска и сжатия, а большая камера - для сгорания и выпуска. Чистый выигрыш в мощности и 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ЗО к.п.д. достигается за счет того, что заданная порция топливно-воздушной смеси воспламеняется и расширяется в большей степени, чем это достигается в компоновке с симметричными ограничителями {равными объемами). И наконец, третий случай, как показано на фиг.36, называется конструкцией с самонаддувом, в которой меньшая камера используется для сгорания и выпуска, а большая камера - для впуска и сжатия. Здесь перекрытие хода сгорания/выпуска может быть максимум 90-1/2(а), где (а) - толщина дуги ограничителя. Чистый выигрыш в мощности является результатом большей порции топливно-воздушной смеси, чем обычно имеет место в компоновке с симметричными ограничителями (одинаковыми объемами), вследствие более высоких давлений, которые достигаются благодаря большей порции смеси. В дополнение к вышеописанному двигателю, предполагается также, что нутационная конструкция может использоваться в качестве насоса, являющимся естественным продолжением настоящего изобретения. Одной важной особенностью наноса является то, что имеются два средства приведения его в действие. В частности, первое средство является механическим насосом, в котором приводные валы используются для приведения в действие нутационного диска. Тогда камеры будут действовать как насос. Второе средство приведения в действие насоса заключается в использовании одной из камер в качестве приводной камеры, в результате чего другая камера действует в качестве приводимой камеры. Важно отметить, что можно использовать верхние камеры в качестве приводных камер, а нижние камеры - в качестве насосных камер или использовать левую сторону насоса (верхняя и нижняя левая камеры) в качестве приводных камер, а правую сторону насоса (верхняя и нижняя правая стороны камеры) для насосных камер. Кроме того, что касается насоса, то могут использоваться асимметричные ограничители и большое число ограничителей для достижения большого числа выходов с переменными объемами. Поэтому, можно использовать большое число камер для нагнетания или смешивания объемов различных размеров или типов жидкости. Кроме того, конструкция может использоваться в качестве компрессора. В конструкции с симметричными ограничителями достигается одноступенчатый компрессор. В конструкции с несимметричны 31 32 26536 ми ограничителями больший объем испольтеля, однако, могут иметь место различзуется для впуска и сжатия, а меньший ные изменения, не выходящие за область объем используется в качестве второй студанного изобретения. Так например, для пени компрессора. В частности, можно исобеспечения нескольких двигательных успользовать многоступенчатый компрессор, тановок, соединение которых д 19т болькогда объем второй камеры является ташую мощность. По этим причинам, призким же, как в аккумуляторе. Сжатый вознаки нутационного двигателя, описанные дух из аккумулятора снова сжимается во со ссылками на прилагаемые чертежи второй камере, в результате чего обраявляются чисто иллюстративными, а не зуется многоступенчатый компрессор. 10 ограничивающими. Следовательно, объем притязаний настоящего изобретения изХотя выше была описана предпочтиложен в его формуле. тельная конструкция нутационного двига 12 13 Фиг. 5 12 14 Фиі.2 26536 55 56 61 69 Фііі.З 26536 Фмп 5 • f т І 26 / ' / / / ' І і І і 6 4 r і І f І і і і І і І ^70 / ' / • ' / І і t I 6 • t 7 • :і J J Г J ' J I I J 26536 18 Фиг. 6 48 Фиг. 7 26536 9 J СриіЛ 26536 74 84 •Фиъ.9 26536 Фи 1.11 30/95 1 О 46 о 48 26536 73 7 91 82 Фиі. /4 26536 г „ р т 73 СХЕМАТИЧНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ОБЪЕМА КАМЕР ВЕРХНЯЯ ЧАСТЬ 22 РАБОЧАЯ ЗОНА 98 ЗОНА ВЫПУСКА ПРАВАЯ СЕКЦИЯ 20 КАМЕРЫ 88 ЛЕВАЯ СЕКЦИЯ 29 КАМЕРЫ КАМЕРА 18 РАБОЧАЯ ЗОНА 86 ЗОНА ВЫПУСКА КАМЕРЫ 87 ЗОНА ВПУСКА НИЖНЯЯ ЧАСТЬ ПРАВАЯ СЕКЦИЯ 30 КАМЕРЫ ЗОНА СЖАТИЯ 95 % СП 23 КАМЕРЫ 94 ЗОНА ВПУСКА 99 ЛЕВАЯ СЕКЦИЯ 21 КАМЕРЫ ЗОНА СЖАТИЯ ui% IS 97 26536 25 топливо^ Потопли во7 -Ч АККУМУЛЯТОР Т 97 КОНТРОЛЬНЫЙ КЛАПАН К ' 1ч НАПОРНЫЙ КЛАПАН АККУМУЛЯТОР КОНТРОЛЬ НЫЙ КЛАПАН (ТОПЛИВО %г.\7 . АККУМУЛЯТОР if~) топливо Фи 1.20 топливо L-АККУМУЛЯТОР 26536 2топливо топливо топливо АККУМУЛЯТОР^. и] V. ' АККУМУЛЯТОР топливо ^ АККУМУЛЯТОР д 'в ш Фиг.21 Фиг.гг Фиг.15 26536 ВЫПУСК РАСШИ J РАСШИРЕНИЕ ..СЖАТИЕ i ' | ' ' ' Г '' I ' ' ' Г '' Г ' ' Г і ' І ' ' ' I ' ' ' Г ' 'І'"1 Ч ' і ' І 1 ' ' 60 9 0 120 РЕНИЕ ВЫПУСК РАСШИРЕНИЕ СЖАТИЕ ВПУСК ск |І|''Ч'''І'''ГІ'Г''['''І'''і'І'І''Ч'Н'ІЧ'і'І'|ІІ ' І і ' П ' П Т ' Т ' Ч ' І 150 180 2Ю 240 270 300 ' ВЫПУСК РАСШИРЕНИЕ СЖАТИЯ. 330 360 390 420 ВПУСК 450 Фыг.,26 480 510 540 ГО О) ел О) Фиг,2$ ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ОПРЕДЕЛЯЕТ ДАВЛЕНИЕ, НЕОБХОДИМОЕ В АККУМУЛЯТОРЕ ОПРЕДЕЛЯЕТ КОНТАКТНУЮ ЛИНИЮ ' В ГРАДУСАХ УГЛА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ВЫКЛЮЧЕНИЕ ВОЗДУШНОЙ ФОРСУНКИ СВЕЧИ ЗАЖИГАНИЯ иг. НЕТ ОТКРЫВАНИЕ НАПОРНОГО КЛАПАНА ЗАКРЫВАНИЕ НАПОРНОГО КЛАПАНА НЕОБХОДИМОЕ ИЛИ ПРАВИЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ