Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Реферат

 

Использование: в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель содержит блок цилиндров, один из которых имеет больший рабочий объем по сравнению с другим, поршни, воздуховпускное средство, сообщающееся с первым цилиндром, выпускное средство, первый источник топливопитания для подачи топлива во второй цилиндр, камеру сгорания, блокирующее средство, второй поршень снабжен головкой, смещенной относительно головки первого поршня и связанной с ней частью периферии головки, размер которой в осевом направлении меньше расстояния между головками поршней в том же направлении, а камера сгорания образована головками поршней и боковой стенкой второго цилиндра, головка второго поршня радиально смещена относительно смежной стенки второго цилиндра с образованием зазора между ними, при этом смещение выполнено с возможностью задержать проход газа между боковой стенкой и головкой второго поршня. 45 з.п. ф-лы, 23 ил.

Данное изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания могут быть классифицированы как двигатели раздельного или неразделенного действия. Во всех таких двигателях используется такт сжатия, который предшествует воспламенению и сгоранию топлива, которое смешивается с воздухом.

В двигателях неразделенного топливопитания топливо смешивается с воздухом перед началом хода сжатия, это касается, прежде всего, бензиновых двигателей с принудительным, искровым зажиганием, именуемых обычно SIGE- двигатели (в русской транскрипции БДПЗ-переводч.) В некоторых SIGE-двигателях, известных как двигатели с чередующейся заправкой, которые не нашли широкого применения, топливо вводится в воздух в процессе такта сжатия, но до момента воспламенения, который инициируется искрой. Во всех двигателях неразделенного, смесевого топливопитания ограничено максимальное давление сжатия, поскольку заранее приготавливая газообразная горючая воздухотопливная смесь может воспламениться от высокой температуры, создаваемой в процессе сжатия еще до появления искры.

Работа двигателей с искровым зажиганием требует достаточно точной дозировки компонентов горючей смеси. Это ограничительное требование в сочетании с относительно низкой степенью сжатия и необходимостью дросселирования воздуховпуска на неполной нагрузке, что в целом предопределяется особенностями устройства такой системы сжигания топлива, приводит к относительно низкому термическому КПД. Основным преимуществом таких двигателей является достаточный быстрый процесс сгорания используемой газообразной смеси топлива и воздуха, что предопределяет относительно высокую их быстроходность и достаточно большую мощность.

В двигателе с раздельным питанием происходит сжатие всего или большей части используемого воздуха без топлива, которое водится практически в конце такта сжатия в точке, когда должно начинаться воспламенение. По такому принципу работает дизельный двигатель, в котором жидкое топливо вспрыскивается в камеру сгорания под очень высоким давлением фактически в конце такта сжатия.

Двигатель с раздельным формированием горючей смеси имеет существенно более высокий тепловой КПД по сравнению с двигателем с принудительным зажиганием (SIGE- двигателем), в особенности при неполной нагрузке). Давление сжатия в нем, повышающие термическую эффективность, не лимитированы опасностью преждевременного воспламенения. Кроме того, при частичной нагрузке не требуется заслоночное дросселирование, что исключает потери на перекачку. При неполной нагрузке возможно полное сгорание смеси, что также повышает термический КПД.

Недостатком способа дизельного разделительного топливосмешивания и сжигания является относительное время, затрачиваемое на впрыск жидкого топлива и перевод его в пароообразное состояние, прежде чем оно сможет воспламениться и быстро сгореть. Таким образом, дизельный двигатель, обладая более высоким тепловым КПД по сравнению с двигателем с принудительным зажиганием, не способен работать с такой же быстроходностью как последний, обладая меньшей мощностью при размере и весе.

Известны различные типы двигателей раздельного формирования горючей смеси (см. патентные документы автора данной заявки GB-A-2155546, GB-A-2186913, GB-A-2218153 и GB-A-2238830). Такие двигатели в настоящее время в технической литературе называют "двигателем Мерритта".

Двигатель Мерритта содержит: по меньшей мере, один блок из первого и второго цилиндров и соответственно первый и второй поршни, перемещающиеся в указанных цилиндрах, причем в каждом блоке первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр, воздуховпускной клапан и/или канал, сообщающийся с первым цилиндром, выпускной клапан и/или канал, сообщающийся с первым цилиндром, источник топливопитания для подачи топлива во второй цилиндр, техническое средство, образующее камеру или пространство сгорания топливовоздушной смеси, когда поршни находятся в положении внутренней мертвой точки, причем камера сгорания сообщается с обоими цилиндрами в процессе по меньшей мере, начальной части расширительного такта, и блокирующее средство, препятствующее доступу топливовоздушной смеси из второго цилиндра в упомянутую камеру сгорания.

Двигатель Мерритта, подобно дизельному двигателю, является двигателем раздельного приготовления горючей смеси за тем отличием, что некоторое малое количество воздуха подвергается сжатию вместе со всем используемым топливом во втором рабочем цилиндре меньшего объема, в то время как основная часть воздуха сжимается независимо в первом цилиндре большого объема. Предельно обогащенная топливовоздушная смесь во втором цилиндре не детонирует в процессе ее сжатия вследствие ее интенсивного насыщения топливом. Известно также, что в таком двигателе малое количество топлива может смешиваться с воздухом в первом цилиндре без детонации на протяжении такта сжатия вследствие чрезмерного обеднения.

На фиг. 1 в качестве примера показана типовая конструкция двигателя Мерритта, который изображен в упрощенном виде продольным разрезом. Этот известный двигатель, являясь современной модификацией двигателей внутреннего сгорания, был предложен в рамках патентной заявки Великобритании GB-A-2218153. Подробно конструкция такого двигателя-аналога рассматривается ниже.

Двигатель, обозначенный в целом позицией 10, включает в себя первый рабочий цилиндр 12 и второй цилиндр 14 меньшего объема. В первом цилиндре 12 перемещается первый поршень 16, стык между которым и стенкой цилиндра уплотнен с помощью поршневых колец 16а. Меньший по размеру второй поршень 18 выступает от головки поршня 16, перемещаясь внутри цилиндра 14. Как уже отмечалось, цилиндр 16 имеет больший рабочий объем по сравнению с цилиндром 14. Фактически оси двух вышеуказанных цилиндров параллельны, хотя в данном случае цилиндр 14 показан в соосном положении относительно большего цилиндра 12, что является сугубо частным, упрощенным конструктивным решением. Ход первого поршня 16 в оптимальном организуется таким образом, что второй поршень 18 входит в цилиндр 14 даже при его нахождении во внешней мертвой точке. На фиг. 1 положение верхней мертвой точки оголовка поршня 16 показано штрих-пунктиром. Поршни 16, 18 посажены в общий коленчатый вал С, имея формально по данному упрощенному чертежу единый соединительно-шатунный механизм, хотя в описании изобретения к английской патентной заявке GB-A-2218153, представляющей данный двигатель-аналог, говорится о двух отдельных поршнях и двух отдельных коленчатых вала. Внутри второго поршня 18 имеется рабочий объем сжигания горючей смеси в виде локализованной камеры сгорания 20, сообщающейся одновременно с первым и вторым цилиндрами 14, 12 через два канальных отверстия 28 и 29. В канале 28 размещается вышеупомянутое блокирующее, изолирующее средство.

Канал 28, который связывает камеру сгорания 20 со вторым цилиндром 14 и который заполняется топливом, о чем более подробно будет сказано ниже, блокирует или ограничивает доступ горючей смеси (это явление известно под термином "ингрессия"), что, в свою очередь, влияет на синхронизацию зажигания. Применительно к двигателю Мерритта термин "ингрессия" определяет поступление топливовоздушной смеси из второго цилиндра в камеру или объем сгорания.

Двигатель, представленный на фиг. 1, является четырехтактным вариантом двигателя Мерритта. При работе такого двигателя в основной (главный) цилиндр из впускного канала 25 через впускной клапан 24 поступает соответствующая, значительная порция воздуха. Часть этого воздуха входит во второй цилиндр 14 через отверстие 28 и отверстие 29 в процессе такта всасывания. Жидкое топливо подается во второй цилиндр 14 при помощи форсунки-инжектора 21, причем такая топливоподача может осуществляется на протяжении такта всасывания, а при необходимости на начальной стадии такта сжатия.

По сравнению с дизельным двигателем с раздельной подачей компонентов топливной смеси, при работе которого топливо вспрыскивается в двигатель в конце хода сжатия, принцип действия двигателя Мерритта предусматривает возможность подачи топлива в течение существенно более продолжительной части рабочего цикла такого двигателя. Благодаря этому топливу отводится больший отрезок времени для перевода из жидкого в газообразное (парообразное) состояние, но при этом топливо не смешивается в полной мере с основной частью сжимаемого воздуха, заранее вводимого в первый цилиндр 12 до осуществления горения в камере 20.

Было установлено, и как известно по предыдущим заявкам автора данного изобретения, что при использовании различных по объему цилиндров, сообщающихся с общей камерой сгорания, и при условии, что топливо содержится в меньшем цилиндре, происходит т. н. процесс "газодиномического разделения" (сегрегации).

По существу газодинамическое разделение отличается от чисто механического разделения в подаче компонентов горючей смеси в дизельном двигателе, в котором специальное механическое клапанное устройство (обычно это игольчатый клапан в топливном инжекторе) прерывает топливоподачу в двигатель до потребного момента возобновления подачи топлива. При реализации процесса газодинамического разделения (сегрегации) в двигателе Меррита воздух, находящийся в первом цилиндре большего объема и камера сгорания, как известно, переходит во второй цилиндр меньшего объема в течение большей части такта сжатия. В конструкции, представленной на фиг.1, это реализуется в виде потока воздуха, проходящего по каналу 28, который связывает камеру сгорания 20 со вторым цилиндром 18, где находится все (или большая часть) топлива, за счет чего в конечном итоге блокируется перемещение топлива в указанную камеру. В конце такта сжатия происходит реверсирование газового потока, поскольку давление во втором цилиндре 14 становится больше давления в камере сгорания 20, и топливо, поступающее от инжектора 21 и переходящее в парообразное состояние в меньшем по объему цилиндре 14 в смеси с относительно небольшой частью воздуха, принудительно вводится в камеру 20.

Задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованного двигателя внутреннего сгорания.

Соответственно в рамках изобретения предложен двигатель внутреннего сгорания, содержащий: по меньшей мере, один блок первого и второго цилиндров, причем первый из этих цилиндров имеет больший рабочий объем по сравнению со вторым цилиндром, соответственно первый и второй поршни, перемещающиеся в указанных цилиндрах, воздуховпускное средство, сообщающееся с первым цилиндром, выпускное средство, сообщающееся с первым цилиндром, первый источник топливопитания, от которого топливо поступает во второй цилиндр, средство, образующее камерный объем сгорания смеси, когда поршни находятся в положении внутренней мертвой точки, причем указанный объем сообщается с обоими цилиндрами в процессе такта расширения, блокирующее средство, перекрывающее доступ, о котором говорилось выше, ко второму поршню, когда он приходит в положение внутренней мертвой точки или находится вблизи этого положения, при этом второй поршень (18) имеет головку (35) смещенную от головки (36) первого поршня (16), и связанную с ней, и кромку (37), которая проходит над, по меньшей мере, частью периферии головки (36) и размер которой в осевом направлении относительно меньше расстояния между головками (36, 25) первого и второго поршней в том же направлении, а камера сгорания (20) образована головками поршней и боковой стенкой (14а) второго цилиндра, и кромка (37) головки (35) второго поршня радиально смещена от смежной стенки (14а) второго цилиндра (14) так, чтобы образовывать между ними зазор (128), который содержит указанные блокирующие средства, причем смещение имеет размер, который позволяет по существу задержать проход газа между боковой стенкой и головкой (35) второго поршня из второго цилиндра (14) в камеру сгорания до конца такта сжатия.

В предпочтительном варианте исполнения изобретения в конструкции предложенного двигателя предусматривается средство, функционально связанное со вторым цилиндром и предназначенное для регулирования давления в этом цилиндре на уровне ниже давления в первом цилиндре на протяжении начальной стадии такта сжатия, за счет чего блокируется доступ ко второму поршню, когда он приходит в положение внутренней мертвой точки или находится около него. Следует указать, что давление во втором цилиндре в конце такта сжатия влияет на распределение времени доступа, которое может контролироваться таким образом, чтобы обеспечивалась оптимальная синхронизация зажигания. Упомянутый доступ должен быть организован таким образом, чтобы он осуществлялся где-то ближе к концу такта сжатия, например, в пределах 25^oC до прихода во внутреннюю (нижнюю) мертвую точку.

Конструкция вышеупомянутого средства обеспечения доступа предпочтительно включает в себя первое канальное средство, входящее во второй цилиндр, и первое клапанное средство, контролирующее рабочее состояние (проходное отверстие) первого канального средства. Это канальное средство в предпочтительном варианте открывается в начале такта впуска и перекрывается на протяжении начальной стадии такта сжатия. Время перекрывания непосредственно влияет на распределение (синхронизацию) времени доступа к поршням. В соответствии с этим предпосылочным обстоятельством клапанное средство может быть выполнено в виде подъемного клапана, задействуемого механически или электрически. В качестве такого клапана может быть использован самый доступный, стандартный клапан, причем применение клапана с электрическим управлением позволяет реилизовать высокоточное регулирование длительности его открытия и времени закрытия, т.е. обеспечить высокоточный контроль впуска горючей смеси.

Средство обеспечения доступа, кроме того, может включать в себя первое клапанное с изменяемым проходным отверстием, к примеру, заслоночный или дроссельный клапан, который лучше всего расположить перед (по потоку) указанным первым клапаном. Используя такое регулируемое клапанное средство, можно с высокой точностью регулировать поток (расход) воздуха, проходящий через клапан, повышая степень регулируемости по времени впуска (доступа). Воздух, в сочетании с топливом или без него, или же газообразное топливо, в смеси с воздухом или отдельно, может впускаться во второй цилиндр через упомянутое средство обеспечения доступа на протяжении такта всасывания.

Перед первым клапанным средством размещается источник топлива, который может содержать жидкотопливный инжектор (форсуночный впрыскиватель). В системе питания может использоваться соответствующее средство для синхронизации впрыска и регулирования длительности топливоподачи от источника топливопитания, обеспечивая ввод топлива в двигатель в течение периода времени, когда клапанное средство либо открыто, либо закрыто. Функционирование средства обеспечения доступа в цилиндры может контролироваться соответствующим средством управления (регулирования), к примеру от системы управления двигателем.

В двигателе, показанном на фиг. 1, камера сгорания 20 образована внутри второго поршня 18, что при приемлемости во многих отношениях создает определенные технологические трудности в изготовлении. Эти трудности можно устранить, используя конструкцию, в которой камера сгорания только частично находится во втором поршне 18. При таком конструктивном решении второй поршень может иметь головку, которая смещена и связана с головкой первого поршня и которая имеет поясковую кромку, тонкую в направлении оси поршня и которая имеет поясковую кромку, тонкую в направлении оси поршня по сравнению с базой смещения головки первого поршня по сравнению с базой смещения головки первого поршня от головки второго поршня, при этом желательно, чтобы головка второго поршня постоянно находилась во втором цилиндре. Таким образом можно сформировать камерный объем сгорания между головками двух поршней без необходимости полностью заключать камеру сгорания внутрь меньшего поршня.

Второй поршень может быть выполнен таким образом, чтобы при его функционировании реализовалась характеристика ступенчатого или постепенного доступа (ингрессии) в рабочее пространство двигателя. К примеру, второй цилиндр на его конце, удаленном от первого цилиндра, может быть снабжен средством, образующим обводной канал вокруг кромки головки второго поршня, когда этот поршень находится около или непосредственно в его внутренней мертвой точки. В этом случае образующая кромка головки второго поршня на протяжении основной части его хода может примыкать к стенке второго цилиндра. Но при выходе указанной кромки в зону упомянутого обводного канала (байпаса) происходит резкое увеличение зазора между нею и стенкой второго поршня, за счет чего осуществляется ускоренный доступ (ввод) горючей смеси через байпас. Обводной, байпасный канал в осевом направлении имеет длину, превышающую толщину поясковой кромки головки второго поршня. Указанный канал может быть выполнен в виде канавки или удлиненного паза в стенке второго цилиндра, причем этот паз может проходить по всей образующей или по какой-то ее части второго цилиндра.

Применение такого канавочного паза имеет то существенное преимущество, что в этом случае во втором цилиндре образуется буферный зазорный объем для испаряющегося топлива и воздуха, который задерживает впуск горючей смеси и, кроме того, образует направляющую траекторию для пламени из объема сгорания, что способствует полному охвату горением всего топлива, остающегося над головкой первого поршня после впуска (ингрессии). Далее, наличие указанного паза-канавки способствует выходу отработанных газов, остающихся над оголовочной частью второго поршня, в конце такта выпуска.

Вышеупомянутый байпас может быть образован ступенчатым или плавным увеличением рабочего отверстия второго цилиндра: все зависит от того, какой впуск необходимо реализовать резкоступенчатый или поступенчатый.

Применение второго поршня с тонкокромочной поясковой головкой в сочетании с перепускным, обводным каналом, используемым для инициирования впуска, доступа горючей смеси, позволяет резко уменьшить зазор между упомянутой выступающей кромкой поршня и боковой стенкой второго цилиндра. Может существовать достаточно малый зазор. При таком конструктивном решении применение средства обеспечения доступа (впуска) воздуха во второй цилиндр является необходимым, причем это средство может использоваться и для удаления отработавшего из второго цилиндра.

Выполнение на головке поршня небольшой выступающей поясковой кромки позволяет реализовать принцип локализованного по времени, триггерного впуска (доступа) компонентов горючей смеси через перепускное средство-байпас, которое при взаимодействии c тонкой кромки головки малого поршня образует обводной канал для газа во втором цилиндре над головкой второго поршня поперечно указанной кромке, когда второй поршень подходит к положению внутренней мертвой точки.

С зазором определенной формы между кромкой пояском головки второго поршня и стенкой второго цилиндра необходимо регулировать давление газа во втором цилиндре над головкой второго поршня так, чтобы оно оставалось ниже давления воздуха в объеме сгорания с другой стороны указанной головки до наступления момента впуска, доступа компонентов смеси. Такое регулирование может осуществляться с помощью вышеупомянутого средства обеспечения доступа.

Это позволяет достаточно легко сформировать блокирующее средство вокруг кромки второго поршня и является в этом отношении предпочтительным.

В одном варианте исполнения зазор представляет собой сплошной кольцевой промежуток между упомянутой выступающей кромкой головки второго поршня и смежной стенкой второго цилиндра. В другом варианте зазор прерывается двумя или более радиальными выступами на головке второго поршня. Такие выступы могут скользящим образом перемещаться по стенке (внутренней поверхности) второго цилиндра, выполняя функцию направляющей опоры второго поршня. В альтернативном варианте упомянутый зазор может прерываться двумя или более удлиненными по осевому направлению радиальными выступами на стенке второго цилиндра, образуя скользящую опору, направляющую головку поршня в процессе его движения.

Конструкция поршня может быть реализована в самом различном виде.

К примеру, головка второго поршня может быть смещена относительно головки второго поршня при помощи, по меньшей мере, одной отводной, выступающей части или тела, например, единого центрального выступающего тела.

Эта выступающая часть при соответствующем профиле образует стенку криволинейного камерного пространства или объема сгорания топливовоздушной смеси. Данная криволинейная стенка может быть профилирована таким образом, чтобы интенсифицировать завихрение воздуха, входящего в течение такта сжатия, с целью усиления перемешивания этого воздуха со смесью "парообразное топливо-воздух" при впуске в камеру сгорания, что в практическом аспекте является крайне желательным.

Второй поршень в альтернативном варианте исполнения может иметь цилиндрическую юбку, находящуюся между его головкой и головкой первого поршня, при этом в рубашке выполняется набор отверстий относительно большого размера, из которых выступает несколько частей головки второго поршня, имеющих относительно тонкие кромки.

В практическом аспекте крайне желательно, чтобы топливовоздушная смесь сгорала как можно полнее в указанном промежуточном объеме, прежде чем этот объем станет полностью сообщаться с первым цилиндром на протяжении такта расширения. Для реализации этого на головке первого поршня предусматривается выполнение выступающей вверх части или заглушки, которая входит с соответствующим рабочим зазором во второй цилиндр, практически полностью отделяя объем сгорания от первого цилиндра, когда поршень приближается или проходит в положение внутренней мертвой точки. Второй цилиндр не обязательно должен иметь цилиндрическую форму, поскольку второй поршень может находиться в нем без использования уплотнительных колец, т.е. основание этого поршня может иметь форму, соответствующую выбранному профилю поперечного сечения второго цилиндра.

При использовании вышеуказанной выступающей части в конструкции цилиндрового блока может быть применено специальное канальное средство, взаимосвязывающее объем или пространство над головкой второго поршня с первым цилиндром и предназначенное для "проводки" воздуха из первого цилиндра во второй цилиндр, когда поршни находятся вблизи положения внутренней мертвой точки, что облегчает доступ компонентов формируемой топливовоздушной смеси друг к другу.

При дизельном принципе после осуществления впускного доступа компонентов друг друга топливо воспламеняется в результате контакта с горячим сжатым воздухом в объеме сгорания. В свою очередь, возможен и такой вариант, когда воспламенение топлива стимулируется при помощи свечи зажигания, катализаторного или какого-то другого средства зажигания, которое связано или сообщается с пространством сгорания. При использовании средства зажигания катализаторного типа оно размещается в объеме сгорания, к примеру, снизу на головке второго поршня, но не на стенке второго цилиндра.

Второй цилиндр может быть оснащен с того конца, который примыкает к первому цилиндру, вторым обводным, перепускным средством, к примеру, пазовой канавкой, аналогичной той, что упоминалась выше при рассмотрении первого байпасного средства. Второй байпас позволяет газам обходить головку второго поршня при нахождении в положении внешней мертвой точки, уравнивая давление с противоположных сторон головки второго поршня в начале процесса выпуска на стадии, известной как "продувка".

Одним из преимуществ использования в конструкции заявляемого двигателя второго поршня с тонкой поясковой образующей кромкой и промежуточного объема сгорания между головкой первого поршня и тыльной, нижней стороной головки второго поршня является то, что в таком двигателе может сочетаться принцип газоразделения, характерный для дизельного двигателя, и принципы сжигания горючей смеси, применяемые в двигателях внутреннего сгорания с принудительным искровым зажиганием, с реализацией положительных качеств, присущих обоим указанным типам двигателей при условии гибридного совмещения их с двигателем Мерритта, являющимся прототипом для данного изобретения.

Такие дизель-гибридные системы позволяют переводить в парообразное состояние часть топлива, отделенного по принципу двигателя Мерритта от воздуха, а затем воспламенять его с образованием факела пламени, усиливающегося испарение, и сжигать остальное топливо, впрыскиваемое в режиме работы дизельного двигателя.

Для ограничения подачи воздуха в упомянутый первый цилиндр при работе двигателя в режиме неполной нагрузки может быть применено дроссельно-заслоночное средство, располагаемое по потоку перед указанным воздуховпускным средством и сообщающееся с упомянутым первым цилиндром.

В SIGE-гибридной схеме (т.е. "двигатель с искровым зажиганием двигатель Мерритта") свеча зажигания может быть установлена в стенку второго цилиндра: в этом случае, когда головка второго поршня будет находиться вблизи или точно во внутренней мертвой точке, указанная свеча будет усиливать воспламенение топливовоздушной смеси в пространстве сгорания за головкой второго поршня.

В первом рабочем режиме указанный впускной клапан пропускает в первый цилиндр двигателя через клапан-заслонку дозированную смесь топлива и воздуха, способную воспламеняться от искры, создаваемой упомянутой свечой, когда поршни находятся вблизи положения внутренней мертвой точки, при этом указанный источник топлива и воздухопитание отключены от второго цилиндра. Во втором режиме, когда впускной клапан пропускает в первый цилиндр только воздух, и при этом источник топлива и воздухопитание действуют, т.е. топливо и воздух поступают во второй цилиндр, данный двигатель работает по принципу двигателя Мерритта.

Когда топливо от первого источника топливопитания проходит, впускается через вышеупомянутое средство обеспечения доступа, связанное со вторым цилиндром, двигатель может работать по двухходовому, двухтактному циклу. В качестве примера такой схемы следует указать на конструкцию, в которой упомянутое воздуховпускное средство используется для впуска только воздуха с давлением выше атмосферного в первый цилиндр, который оснащается указанным средством выпуска, при этом на первом поршне смонтирован второй поршень, причем воздух с давлением выше атмосферного подается также и во второй цилиндр через упомянутое средство обеспечения доступа, но вместе с топливом от указанного первого источника. При желании воздух может подаваться в оба цилиндра от одного и того же источника, к примеру, через картер двигателя.

Двухтактный цикл наиболее приемлем по реализации применительно к принципу раздельного формирования горючей смеси в Мерритт-двигателях и может включать в себя все признаки конструктивного оформления системы регулируемой раздельной подачи компонентов горючей смеси, характерные четырехтактному циклу, также как наличие первой и второй обводных канавок-байпасов, тонкокромочной головки у второго поршня, выступающей вверх части, используемой для запирания промежуточного объема горения с приходом во внутреннюю мертвую точку, и использование средства обеспечения доступа во второй цилиндр, оснащенный рабочим клапаном, при наличии или отсутствии дополнительного дроссельно-заслоночного клапана. В таком двигателе: (а) второй поршень достаточно легко может быть размещен соосно с первым поршнем, поскольку в данном случае отпадает необходимость оставлять пространство под какой-то клапан над первым поршнем, (б) легко реализуется удаление отработанных газов из-под головки второго поршня в процессе периода двухходовой продувки, что обуславливается открытостью пространства сгорания, (в) выход топлива, которое поступает во второй цилиндр, в выпускной канал практически исключается в процессе газообмена в конце такта выпуска, поскольку этот цилиндр отделен от указанного канала головкой второго поршня.

Далее приводится подробное описание конструкции двигателя внутреннего сгорания, являющегося объектом притязания данного изобретения. Это описание сопровождено чертежными иллюстрационными материалами, краткое содержание которых (за исключением фиг. 1, на которой показана конструкция двигателя-прототипа) сводится к следующему.

На фиг. 2 приведен схематизированный разрез части двигателя согласно данному изобретению, в котором головки первого и второго поршней взаимосвязаны центральным выступом-целиком на втором поршне.

На фиг. 3 5 в увеличенном масштабе показана схема движения газа в соответствующей части двигателя, изображенного на фиг. 2.

На фиг. 6 приведен чертежный разрез конструкции двигателя такого типа, как показано на схеме фиг. 2.

На фиг. 7 приведен разрез двигателя, аналогичного в целом тому, что показан на фиг. 6, но в отличие от последнего имеющего свечу зажигания для запуска и работы на холостом ходу и дроссельно-заслоночный клапан.

На фиг. 8 показан разрез двигателя, аналогичного двигателю, изображенному на фиг. 6, но в отличие от последнего реализованного в соответствии с настоящим изобретением, по первой гибридно-дизельной схеме.

На фиг. 9 разрезом показан видоизмененный вариант дизельно-гибридного двигателя, входящего в объем притязаний настоящего изобретения.

На фиг. 10 приведен продольный разрез, аналогичный в определенной степени фиг. 6, но с тем отличием, что в данном случае это гибридный двигатель с искровым зажиганием.

На фиг. 11 приведена принципиальная схема двигателя, изображенного на фиг. 10.

На фиг. 12 схематизированным местным разрезом показана выступающая вверх часть первого поршня и канал во втором поршне двигателя согласно данному изобретению.

На фиг. 13 показан схематично видоизмененный вариант конструкции поршней, изображенный на фиг. 12.

На фиг. 14 показана верхняя часть видоизмененного меньшего поршня в его цилиндре.

На фиг. 15 приведено поперечное сечение второго цилиндра с конструкцией, несколько измененной по отношению к тому, что показано на фиг. 14.

На фиг. 16 изображена проекция поршня фиг. 14 по стрелке Х1, показанной на фиг. 14.

На фиг. 17 приведен еще один вариант конструктивного исполнения второго поршня.

На фиг. 18 показано поперечное сечение поршня, изображенного на фиг. 17, по секущей плоскости XIII-XIII.

На фиг. 19 представлен еще один вариант исполнения конструкции второго поршня.

На фиг. 20 приведен схематизированный продольный разрез двигателя данного изобретения в двухтактном варианте.

На фиг. 21 в увеличенном масштабе показана часть двигателя, изображенного на фиг. 20.

На фиг. 22 приведен чертеж (продольный разрез) конструкции двигателя, схема которого представлена на фиг. 20.

На фиг. 23 представлена схема заявленного двигателя внутреннего сгорания в следующем варианте исполнения.

Как отмечалось выше, со ссылкой на фиг. 1 выполнение камеры сгорания 20 внутри меньшего поршня 18 вызывает определенные трудности. В связи с этим в рамках данного изобретения предусматривается вариант исполнения двигателя, представленный на фиг. 2, с видоизмененным блоком поршней, применение которого облегчает выполнение объема сгорания, давая ряд других важных преимуществ. На фиг. 2 части данной сборки, соответствующие по функциональному предназначению частям двигателя на фиг. 1, обозначены теми же цифровыми позициями.

В варианте, представленном на фиг. 2, меньший поршень 18 располагается соосно с большим по размеру поршнем 16 (хотя такая соосность в общем случае не является обязательной, и, в принципе, поршень 18 может располагаться со смещением относительно оси поршня 16). Поршень 18 имеет отходящее вверх тело 234 и выступ-основание 84, тело 234 связывает головку 35 поршня 18 с нижерасположенным поршнем 16. Соединение поршней может быть нежестким, т.е. гибким или упругим, к примеру, в виде шарового шарнира. Хотя головки 35 и 36 в данном случае плоские, в принципе, они (одна или обе) могут иметь криволинейный профиль, к примеру, куполообразный или усеченно-конический с цилиндрическими переходными поверхностями. Как показано на фиг. 2, тело 234 меньшего поршня имеет криволинейный профиль, что сделано для завихрения воздуха, входящего в объем сгорания 20 из более крупного цилиндра 12, а также для завихрения и перемешивания топливо-воздушной смеси, поступающей в этот объем 20 после открытия доступа в него. Объем или пространство сгорания 20 образовано между телом 234 цилиндра 18 и стенкой 14а меньшего цилиндра 14. Форма и размеры тела или корпуса 234 поршня 18 подбираются таким образом, чтобы сформировать необходимый объем сгорания с соответствующими размерами и формой.

Головка 35 поршня 18 имеет поясковую выступающую кромку или образующую грань 37 с толщиной "t" в осевом направлении, которая существенно меньше промежутка между головками 35 и 36 поршней 18 и 16. Образующая кромка 37 головки 35 может иметь цилиндрическую или какую-то другую форму, эта кромка ребро несколько отходит от стенки 14а второго цилиндра, образуя блокирующие, задерживающее средство в виде кольцевого зазора 128, который выполняет функцию, эквивалентную отверстию 28 в конструкции, изображенной на фиг. 1, полностью или частично заменяя указанное отверстие. Как следует из чертежей, верхний конец меньшего цилиндра 14 имеет образующий канавочный круговой паз 39, который создает байпасное, перепускное действие, усиливающее доступ компонентов горючей смеси в объем сгорания (более подробно этот процесс рассматривается ниже). На верхнем конце меньшего цилиндра 14 имеется средство обеспечения доступа, обозначенное в целом позицией 30 и включающее в себя второй впускной клапан 31 и дроссельный клапан-заслонку 32. Клапан 31 осуществляет контролируемый впуск воздуха из воздухоприемного канала 33, оснащенного форсункой 34 жидкого топлива. Дроссельный клапан 32 регулирует расход воздуха, проходящего через впускной канал 33, независимо от количества топлива, впрыскиваемого инжектором 34.

В течение такта всасывания двигателя воздух входит в большой цилиндр 12 через впускной канал 25. Одновременно воздух поступает и в меньший цилиндр 14 через открытый клапан 31 вместе с топливом, впрыскиваемым инжектором 34. Топливо от инжектора 34 поступает во впускной канал 33 либо в течение того периода, когда второй впускной клапан 31 открыт, либо когда он закрыт, или же на протяжении обоих этих периодов. Заслонка 32 регулирует массовый расход воздуха, входящего в меньший цилиндр 14, обеспечивая такой режим, при котором в течение такта всасывания воздушнотопливная смесь, входящая в меньший цилиндр 14 через впускной клапан 31, будет иметь давление меньше, чем в большом цилиндре 12. В свою очередь, изменяя время закрывания клапана 31 после перекрытия впускного клапана 24 на начальной стадии (в течение части или всей первой половины) такта сжатия, можно реализовать такой режим, когда давление во втором цилин