Усовершенствованный двигатель внутреннего сгорания и его рабочий цикл

Усовершенствованный двигатель внутреннего сгорания и его рабочий цикл

Реферат

 

Изобретение относится к способу получения механической работы при сгорании газа в двигателях внутреннего сгорания, а также к поршневым двигателям внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом для осуществления этого способа. В предпочтительных вариантах выполнения способ включает создание заряда воздуха, регулирование температуры, плотности и давления заряда воздуха, передачу заряда воздуха в силовой цилиндр двигателя, так что в цилиндр двигателя вводится заряд воздуха, вес и плотность которого выбраны в диапазоне от величин веса и плотности атмосферы до величин, превышающих эти величины, сжатие заряда воздуха, так что эффективная степень сжатия меньше нормы, образование горючей смеси из заданного количества зарядного воздуха и топлива, создание условий для воспламенения этой смеси в силовом цилиндре; и обеспечение возможности расширения газообразных продуктов сгорания с воздействием на поршень, действующий в силовом цилиндре, причем степень расширения этого силового цилиндра значительно превышает эффективную степень сжатия силовых цилиндров двигателя. Изобретение обеспечивает превышение степени расширения над степенью сжатия, а также экономию топлива и повышение мощности. 5 с. и 9 з.п. ф-лы, 39 ил.

Изобретение относится к способу получения механической работы при сгорании газа в двигателе внутреннего сгорания посредством нового термодинамического рабочего цикла, а также к поршневым двигателям внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом для осуществления указанного способа.

Предпосылки изобретения Как известно, при повышении степени расширения двигателя внутреннего сгорания увеличивается количество энергии, получаемое при сгорании газов и преобразуемое в кинетическую энергию, и возрастает термодинамическая эффективность двигателя. Известно также, что повышение плотности заряда воздуха вызывает дополнительное улучшение термодинамики, что увеличивает вырабатываемую энергию при экономии топлива. Таким образом, для получения эффективного двигателя необходимо достижение следующих целей: обеспечение значительной плотности заряда, инициирование сгорания при максимальной плотности заряда и осуществление расширения давящих на поршень газов на максимально протяженном участке.

В известных двигателях степень сжатия равна степени расширения, причем в двигателях с зажиганием от искры степень сжатия ограничена октановым числом применяемого топлива. Однако ввиду того, что в таких двигателях расширение выхлопного газа может происходить только до величины, равной степени сжатия данного двигателя, выхлопной газ, сбрасываемый в атмосферу при открытии выпускного клапана в цилиндре сгорания, как правило еще обладает значительной температурой и давлением, что приводит к потерям энергии и чрезмерно большим загрязняющим выбросам.

Известны решения, направленные на понижение степени сжатия и удлинение процесса расширения в двигателях внутреннего сгорания для повышения их термодинамической эффективности. Наиболее заметным из них является двигатель, работающий по циклу Миллера, разработанный в 1947 году.

В отличие от известного четырехтактного двигателя, в котором в каждом конкретном цикле сгорания степень сжатия равна степени расширения, в двигателе, работающем по циклу Миллера, это равенство преднамеренно нарушено. В цикле Миллера для подачи заряда воздуха применяют дополнительный компрессор, поступление заряда происходит при ходе впуска поршня, а последующее закрытие впускного клапана происходит прежде чем поршень достигает конца хода впуска. От этой точки происходит расширение газов в цилиндре до максимального объема цилиндра, после чего осуществляется их сжатие от той же точки, что и в нормальном цикле. В этом случае степень сжатия задана объемом цилиндра в точке, в которой происходит закрытие впускного клапана, поделенным на объем камеры сгорания. При ходе сжатия фактическое сжатие не происходит до тех пор, пока поршень не достигнет точки, в которой во время хода впуска закрывается впускной клапан, благодаря чему степень сжатия оказывается ниже нормы. Степень расширения рассчитывают путем деления рабочего объема цилиндра на объем камеры сгорания. В результате получают более полное расширение, так как в таком двигателе степень расширения превышает степень сжатия.

Снижение степени сжатия в двухтактном двигателе, работающем по циклу Миллера, осуществляется благодаря удержанию выпускного клапана открытым приблизительно на протяжении первых 20% хода сжатия. Возможно, в этом случае степень расширения все же ниже, чем степень сжатия, ввиду того, что в известных двухтактных двигателях степень расширения никогда не достигает величины степени сжатия.

Преимуществом этого цикла является возможность достижения более высокого кпд, чем в том случае, когда степень расширения равна степени сжатия. Недостатком цикла Миллера является более низкое среднее эффективное давление по сравнению с известными устройствами, имеющими такое же максимальное давление, при отсутствии существенного улучшения параметров выбросов.

Применение цикла Миллера целесообразно в двигателях, редко работающих при пониженной нагрузке, так как в этом случае среднее давление в цилиндре во время хода расширения стремится к достижению величины среднего давления трения или даже еще меньшей величины. При таких условиях участок более полного расширения цикла может в конечном счете вызвать потери, а не повышение кпд.

Такой тип двигателя может с успехом применяться в тех случаях, когда максимальное давление цилиндра ограничено детонацией или прочностными соображениями и когда считается допустимым получение максимально возможной топливной экономичности ценой снижения удельной мощности. Такой цикл пригоден только для двигателей, работающих большую часть времени в условиях высокой механической эффективности или иными словами при сравнительно малых скоростях поршня и практически при полной нагрузке.

В патенте США 4730457, кл. F 02 В 37/04, 15.03.1988 г., описан двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, впускное окно, осуществляющее связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск воздуха из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; два компрессора, установленные между источником воздуха и впускным окном и сообщающиеся с ними; по меньшей мере один охладитель воздуха; сеть подвода воздуха, содержащую трубопровод, взаимосвязывающий источник воздуха, компрессор, второй компрессор, охладитель воздуха и впускное окно.

В авторском свидетельстве СССР 248375, кл. F 01 В 23/08, F 02 B 37/00, F 02 D 33/02, 10.07.1969 г., описан двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, два впускных окна силового цилиндра, осуществляющие связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск выхлопных газов из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий каждое впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; компрессор, установленный между источником воздуха и по меньшей мере одним впускным окном силового цилиндра и сообщающийся с ними посредством трубопровода; по меньшей мере один охладитель воздуха, установленный между компрессором и впускным окном и находящийся во взаимосвязи с ними; средства выборочного регулирования работы впускных клапанов, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: турбулентность, плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре.

Недостаток указанного двигателя заключается в том, что температура заряда воздуха при ходе сжатия поршня достигает больших величин, что при высоких нагрузках может привести к перегреву двигателя и, как следствие, к уменьшению срока его службы.

В указанном авторском свидетельстве описан также способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий создание заряда воздуха, регулирование температуры, плотности и давления заряда воздуха, передачу заряда воздуха в силовой цилиндр двигателя, сжатие заряда воздуха, образование горючей смеси из заданного количества зарядного воздуха и топлива, создание условий для воспламенения этой смеси в силовом цилиндре и обеспечение возможности расширения газообразных продуктов сгорания с воздействием на поршень, действующий в силовом цилиндре.

Недостаток указанного способа заключается в том, что температура заряда воздуха при его сжатии в цилиндре двигателя достигает больших величин, что при высоких нагрузках может привести к перегреву двигателя и, как следствие, к уменьшению срока его службы.

Задачей настоящего изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания, температура рабочего цикла которого позволяет предотвращать перегрев двигателя при высоких нагрузках и, как следствие, увеличить срок его службы. Задачей настоящего изобретения является также создание способа работы двигателя внутреннего сгорания, при котором температура рабочего цикла позволяет предотвращать перегрев двигателя при высоких нагрузках и, как следствие, увеличить срок его службы.

Краткое описание изобретения Решение поставленной задачи обеспечено путем создания двигателя внутреннего сгорания, содержащего блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, два впускных окна силового цилиндра, осуществляющие связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск выхлопных газов из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий каждое впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; по меньшей мере один компрессор, установленный между источником воздуха и по меньшей мере одним впускным окном силового цилиндра и сообщающийся с ними посредством трубопровода; по меньшей мере один охладитель воздуха, установленный между компрессором и впускным окном и находящийся во взаимосвязи с ними; средства выборочного регулирования работы компрессора и впускных клапанов, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: турбулентность, плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре, так что по меньшей мере часть поступающего воздуха перед поступлением в цилиндр может быть выборочно сжата компрессором; и магистраль низкого давления, подводящую воздух низкого давления к впускному клапану, который перекрывает одно впускное окно и который открывается во время хода впуска поршня, и магистраль высокого давления, подводящую сжатый компрессором воздух к впускному клапану, который перекрывает второе впускное окно и который открывается после прохождения поршнем нижней мертвой точки во время хода сжатия.

Благодаря наличию указанных магистралей в цилиндр двигателя во время хода впуска поршня вводится воздух низкого давления, а во время хода сжатия - воздух высокого давления, который имеет большую плотность и низкую отрегулированную температуру, при этом теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси.

В предлагаемом двигателе средства выборочного регулирования могут содержать обычное количество клапанов, стратегически расположенных в указанном трубопроводе, и известный механизм управления двигателя, управляющий работой этих клапанов, а сам двигатель может содержать второй компрессор, установленный между указанным компрессором и впускным окном, с которым сообщается указанный компрессор, и сообщающийся с ними, так что по меньшей мере часть поступающего воздуха перед впуском в цилиндр выборочно сжимается второй раз; причем средства выборочного регулирования могут содержать средства выборочного регулирования работы второго компрессора.

Компрессор может быть выполнен в виде поршневого компрессора, который может содержать поршень, соединенный с коленчатым валом двигателя.

Компрессор может быть также выполнен в виде ротационного компрессора.

Решение поставленной задачи обеспечено также путем создания двигателя внутреннего сгорания, содержащего блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, два впускных окна, осуществляющие связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск воздуха из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий каждое впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; два компрессора, установленные между источником воздуха и одним из впускных окон и сообщающиеся с ними; по меньшей мере один охладитель воздуха; сеть подвода воздуха, содержащая трубопровод, взаимосвязывающий источник воздуха, компрессор, второй компрессор, охладитель воздуха, впускное окно и второе впускное окно; и средства выборочного регулирования работы компрессора для его работы в режиме сжатия, в котором вырабатывается заряд сжатого воздуха, или в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия; средства выборочного регулирования работы второго компрессора для его работы в режиме сжатия, в котором вырабатывается заряд сжатого воздуха, или в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия; и средства выборочного направления в первое впускное окно сжатого воздуха, а во второе впускное окно - воздуха, не подвергнутого нагнетанию.

Благодаря наличию средств выборочного направления в первое впускное окно сжатого воздуха, который имеет большую плотность и низкую отрегулированную температуру, а во второе впускное окно - воздуха, не подвергнутого нагнетанию, при определенных режимах подачи воздуха в цилиндр двигателя теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси.

Кроме того, возможность выборочного регулирования работы двух компрессоров как в режиме сжатия, в котором вырабатывается заряд сжатого воздуха, так и в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия, позволяет снизить работу, затрачиваемую двигателем на привод компрессоров в режиме низких нагрузок.

Предлагаемый двигатель может иметь средства дальнейшего увеличения турбулентности заряда, поступающего в цилиндр, и сведения к минимуму обратного тока заряда при медленном закрытии впускных клапанов, при этом средства усиления турбулентности могут быть выполнены в виде обратного клапана, расположенного между впускным клапаном и цилиндром.

Решение поставленной задачи обеспечено также путем создания двигателя внутреннего сгорания, имеющего коленчатый вал, приводимый в движение по меньшей мере одним поршнем, совершающим по меньшей мере ход сжатия и ход расширения при содействии сгорания, происходящего в цилиндре, причем ход сжатия приводит к сжатию воздуха в цилиндре, и содержащего ступень внешнего сжатия, в которой дополнительный заряд воздуха подвергается сжатию вне цилиндра; подводящий трубопровод, связывающий ступень сжатия с цилиндром, с промежуточным охладителем, через который выборочно направляется заряд воздуха из ступени сжатия; два впускных окна силового цилиндра, каждое из которых выполнено с впускным клапаном, средства выборочного регулирования ступени внешнего сжатия и впускных клапанов, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: турбулентность, плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре, и магистраль низкого давления, подводящую воздух низкого давления к впускному клапану одного впускного окна во время хода впуска поршня, и магистраль высокого давления, подводящую сжатый компрессором воздух к впускному клапану второго впускного окна после прохождения поршнем нижней мертвой точки во время хода сжатия.

Благодаря наличию указанных магистралей в цилиндр двигателя во время хода впуска поршня вводится воздух низкого давления, а во время хода сжатия - воздух высокого давления, который имеет большую плотность и низкую отрегулированную температуру, при этом теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси.

Предлагаемый двигатель может дополнительно содержать второй внешний компрессор, в котором заряд воздуха подвергается сжатию вне цилиндра и направляется к окну низкого давления силового цилиндра во время хода впуска. При этом в двигателе ход сжатия приводит к сжатию воздуха в цилиндре, а средства управления плотностью, температурой, давлением и турбулентностью заряда воздуха используются для того, чтобы степень сжатия была меньше степени расширения двигателя благодаря использованию указанных средств управления, которое включает сжатие дополнительного заряда воздуха перед сжатием в цилиндре с созданием таким образом предварительно сжатого заряда воздуха, который выборочно пропускается через охлаждающее устройство перед его подачей в цилиндр и подается в него после того, как во время хода впуска в цилиндр поступил заряд воздуха низкого давления, в цилиндре сохранился заряд, уступающий нормальному по величине, и начался ход сжатия поршня, и повышение турбулентности и плотности заряда в цилиндре.

Решение поставленной задачи обеспечено также путем создания способа работы двигателя внутреннего сгорания, включающего создание заряда воздуха; регулирование температуры, плотности и давления заряда воздуха; передачу заряда воздуха в силовой цилиндр двигателя; при этом возможно регулирование и изменение веса и плотности заряда воздуха с получением такого заряда воздуха, вес и плотность которого выбраны в диапазоне от величин, уступающих нормальным величинам веса и плотности, до величин, превышающих эти величины; подачу в цилиндр и сохранение в нем заряда воздуха низкого давления, уступающего нормальному по величине и полученного во время впускного хода поршня; подачу в цилиндр заряда воздуха высокого давления после прохождения поршнем нижней мертвой точки; сжатие заряда воздуха, так что эффективная степень сжатия меньше нормальной; образование горючей смеси из заданного количества зарядного воздуха и топлива; создание условий для воспламенения этой смеси в силовом цилиндре; и обеспечение возможности расширения газообразных продуктов сгорания с воздействием на поршень, действующий в силовом цилиндре, причем степень расширения этих силовых цилиндров значительно превышает эффективную степень сжатия силовых цилиндров двигателя.

Благодаря подаче во время хода впуска поршня в цилиндр двигателя воздуха низкого давления, а после прохождения поршнем нижней мертвой точки - воздуха высокого давления, который имеет большую плотность и низкую отрегулированную температуру, теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси.

Решение поставленной задачи обеспечено также путем создания двигателя внутреннего сгорания, содержащего по меньшей мере один дополнительный компрессор для сжатия заряда воздуха, имеющий выходное отверстие; промежуточный охладитель, через который выборочно направляется для охлаждения сжатый воздух; силовые цилиндры, в которых сжатый воздух в присутствии топлива воспламеняется и расширяется; поршень, действующий в каждом силовом цилиндре и присоединенный посредством соединительного звена к коленчатому валу для вращения коленчатого вала под действием возвратно-поступательного перемещения каждого поршня; передающий коллектор, который соединяет впускное отверстие для воздуха низкого давления с силовыми цилиндрами и через который воздух низкого давления передается в силовые цилиндры; передающий трубопровод, сообщающий выпускное отверстие компрессора с управляющим клапаном и промежуточным охладителем; передающий коллектор, который сообщает промежуточный охладитель с силовыми цилиндрами и через который передается сжатый воздух, предназначенный для поступления в силовые цилиндры; впускной клапан, управляющий поступлением сжатого воздуха из передающего коллектора в силовые цилиндры; выпускной клапан, управляющий выпуском выхлопных газов из силовых цилиндров; и средства выборочного регулирования работы компрессора для его работы в режиме сжатия, в котором вырабатывается сжатый заряд воздуха, или в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре после поступления в цилиндры заряда низкого давления.

Благодаря наличию указанных передающих коллекторов при определенных режимах подачи воздуха в цилиндр двигателя теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси.

В общих чертах, настоящее изобретение предлагает систему двигателя внутреннего сгорания (включая способы и устройства) для управления плотностью, температурой, давлением и турбулентностью заряда топливной смеси для обеспечения эффективного контролирования процессов, протекающих в силовом цилиндре, для повышения экономии топлива, увеличения мощности и крутящего момента при минимизации загрязняющих выбросов.

В дополнение к другим преимуществам предложенный способ может обеспечить изменение средних эффективных давлений в цилиндре в диапазоне в пределах от уступающих нормальному до превышающих нормальное давление. В предпочтительных вариантах выполнения при работе двигателя среднее эффективное давление цилиндра может выборочно изменяться (и изменяется) во всем указанном диапазоне. В другом варианте выполнения, относящемся к работе двигателя с постоянной скоростью при постоянной нагрузке, среднее эффективное давление в цилиндре выбирается из указанного диапазона, а двигатель согласно изобретению выполняют таким образом, что диапазон изменения среднего эффективного давления в цилиндре ограничен и варьируется только в пределах величин, необходимых для выработки именно такой мощности, крутящего момента и скорости рабочего цикла, для получения которых разработан двигатель.

Впускной клапан, через который подается дополнительный заряд воздуха высокого давления с отрегулированной температурой и который может быть быстро открыт и закрыт после достижения поршнем точки, в которой происходит закрытие первого впускного клапана, предназначен для ввода заряда в такой момент времени, что степень сжатия двигателя будет меньше степени расширения, а воспламенение может начинаться при плотности заряда, близкой к максимальной. Предложенный двухтактный двигатель отличается тем, что работа впускных клапанов силовых цилиндров синхронизирована так, что заряд воздуха удерживается в переходном коллекторе и подается в силовой цилиндр на протяжении хода продувки-сжатия (второй такт) в момент времени после продувки силового цилиндра воздухом низкого давления, когда выпускной клапан закрыт. Таким образом, обеспечено превышение степени расширения силового цилиндра над степенью сжатия двигателя. Имеются средства смешивания топлива с зарядом воздуха и получения топливной смеси, а размеры камеры сгорания силовых цилиндров по отношению к рабочему объему силового цилиндра выбраны так, что воспламененная топливно-воздушная смесь может расширяться до объема, существенно превышающего заданный степенью сжатия силового цилиндра двигателя.

Основные преимущества настоящего изобретения перед известными двигателями внутреннего сгорания заключаются в том, что в нем обеспечивается превышение степени расширения над степенью сжатия, в нем также выборочно обеспечивается более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре.

Приведенные выше отличия обеспечивают экономию топлива, а также повышенные мощность и крутящий момент во всем диапазоне скоростей вращения двигателя при низком уровне загрязняющих выбросов. Вследствие управления плотностью, температурой и давлением заряда возможна длительная работа двигателя при низких нагрузках без снижения топливной экономичности. Новый рабочий цикл пригоден как для двухтактных, так и четырехтактных двигателей как с зажиганием от электрической искры, так и с воспламенением от высокого давления. В двигателях с искровым зажиганием вес заряда может быть существенно увеличен, при этом отсутствуют обычные проблемы высоких максимальных температур и давлений, как правило сопровождаемые проблемами детонации при сгорании и преждевременного воспламенения. В двигателях с воспламенением от давления благодаря более тяжелому, менее нагретому заряду, обладающему повышенной турбулентностью, обеспечивается низкое максимальное давление в цилиндре при заданной степени расширения и обеспечивается возможность получения обогащенной топливной смеси с более высоким отношением количества топлива к количеству воздуха, характеризующейся пониженным дымообразованием, в результате чего повышается мощность, снижаются выбросы окислов азота и частиц сажи. Работа, затрачиваемая на сжатие, сокращается вследствие снижения передачи тепла в процессе сжатия. Срок службы двигателя увеличивается благодаря более низкой температуре рабочего цикла в целом и более низкой по сравнению с нормальной температуре выхлопа. Изобретение обеспечивает также средства регенеративного торможения для сохранения энергии для последующих рабочих циклов без совершения работы сжатия и для получения кратковременной или "взрывной" мощности, что дополнительно повышает общий кпд двигателя.

В этом кратком описании не могут быть изложены все цели, особенности и преимущества настоящего изобретения, которые, однако, следуют из приведенного ниже описания с прилагаемыми чертежами.

Краткое описание чертежей Ниже на примерах описаны варианты выполнения предлагаемых двигателей внутреннего сгорания со ссылками на приложенные чертежи, на которых: фиг. 1 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет первый вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан первый способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как видно из чертежа, имеет один дополнительный компрессор, систему охлаждения и клапаны для регулирования давления, плотности и температуры заряда, фиг. 2 изображает схематичный вид четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, аналогичного двигателю, изображенному на фиг. 1, который представляет второй вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан второй способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как видно из чертежа, имеет два компрессора, три промежуточных охладителя, четыре регулирующих клапана, парные воздухопроводы для основного и дополнительного компрессоров, парные коллекторы и средства регулирования давления, плотности и температуры зарядного воздуха, фиг. 3 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет третий вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан третий способ работы, фиг. 4 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет четвертый вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан четвертый способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как видно из чертежа, имеет дополнительный компрессор с двумя впускными каналами для зарядного воздуха и парными впускными воздушными магистралями, одна из которых является магистралью низкого давления, а вторая - магистралью высокого давления, и обе ведут к одному силовому цилиндру, систему охлаждения, клапаны для регулирования давления, плотности и температуры зарядного воздуха и дополнительную систему впуска атмосферного воздуха, фиг. 4В изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) двигателя, аналогичного двигателю, изображенному на фиг.4, за исключением того, что в нем имеется только один впуск для атмосферного воздуха, подводящий к силовым цилиндрам зарядный воздух с двумя различными уровнями давления, фиг. 4С схематично изображает систему выпуска и систему впуска воздуха двигателя со средствами повторного сжигания выхлопных газов для уменьшения загрязняющих выбросов, фиг. 5 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет пятый вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан пятый способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как показано на чертеже, имеет один впуск для атмосферного воздуха, дополнительный компрессор с двумя магистралями для зарядного воздуха, одна из которых является магистралью низкого давления и имеет две дополнительных магистрали, а вторая является магистралью высокого давления, причем обе магистрали ведут к одному силовому цилиндру, клапанные средства управления и охладители воздуха для изменения плотности, давления и температуры заряда в камере сгорания двигателя, фиг. 6 изображает частичный разрез одного силового цилиндра четырехтактного двигателя, изображенного на фиг.4, 4В, 5, 7 или 33, вблизи впускных клапанов, показывающий другой способ (применимый и для других вариантов выполнения настоящего изобретения) предотвращения обратного тока зарядного воздуха и автоматического регулирования степени сжатия заряда в цилиндре во время впуска заряда воздуха, фиг.7 схематично изображает вид четырехтактного шестицилиндрового двигателя, который представляет еще один вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан еще один способ работы, причем на чертеже показаны три различных системы (две из них показаны штрих-пунктирными линиями) впуска основного заряда воздуха низкого давления; среди других своих составляющих этот вариант выполнения имеет три охладителя воздуха, парные коллекторы и средства регулирования температуры, плотности и давления заряда посредством блока управления двигателя и путем изменения положения клапанов, фиг. 8 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки двухтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет первый вариант выполнения двухтактного предлагаемого двигателя и посредством которого может быть осуществлен и описан еще один способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения имеет основной и дополнительный компрессоры, систему охлаждения, трубопроводы и клапаны для регулирования плотности, температуры и давления заряда, предложенные изобретением, фиг. 9 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки двухтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет второй вариант выполнения двухтактного предлагаемого двигателя и посредством которого может быть осуществлен и описан еще один способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как показано на чертеже, имеет один впуск для атмосферного воздуха, основной и дополнительный компрессоры с двумя впускными магистралями для зарядного воздуха, одна из которых, имеющая дополнительные магистрали, является магистралью низкого давления, а другая - магистралью высокого давления, и обе они ведут к одному силовому цилиндру, управляющие клапанные средства и охладители воздуха для изменения плотности, температуры и давления заряда в камере сгорания двигателя, фиг.9В схематично изображает вид двухтактного шестицилиндрового двигателя, который представляет еще один вариант выполнения предлагаемого устройства и посре