Двигатель (варианты)

Двигатель (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится в основном к двигателям, насосам и подобным устройствам, в частности к двигателям внутреннего сгорания.

Эффективность двигателей внутреннего сгорания часто выражается как тепловой коэффициент полезного действия, который является критерием способности двигателя преобразовывать энергию топлива в механическую энергию. Обычные двигатели внутреннего сгорания с совершающими возвратно-поступательное движение поршнями в типичном случае имеют относительно низкие тепловые коэффициенты полезного действия. Обычные автомобильные двигатели, например, в типичном случае имеют тепловые коэффициенты полезного действия, составляющие приблизительно 0,25, что означает, что приблизительно семьдесят пять процентов энергии топлива при работе двигателя теряются. Более конкретно, приблизительно сорок процентов энергии топлива уходит через выхлопную трубу как отходящее тепло, в то время как другие тридцать пять процентов поглощаются системой охлаждения (то есть хладагентом, маслом и окружающим воздушным потоком). В результате этих потерь только приблизительно двадцать пять процентов энергии топлива преобразуются в полезную мощность для движения автомобиля и работы вспомогательных систем (например, систем подзарядки аккумулятора, систем охлаждения, систем рулевого управления с усилителем и т.д.).

Существует множество причин такой неэффективности обычных двигателей внутреннего сгорания. Одна причина состоит в том, что головка цилиндра и стенки камеры сгорания поглощают тепловую энергию от воспламененного топлива, но не совершают работу. Другая причина состоит в том, что воспламененная доза топлива только частично расширяется до вытеснения из камеры сгорания при относительно высоких температуре и давлении в ходе такта выпуска. Еще одна причина состоит в том, что поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением производят очень небольшой вращающий момент при большей части хода поршня из-за геометрической зависимости между совершающим возвратно-поступательное движение поршнем и вращающимся коленчатым валом.

Хотя были сделаны некоторые продвижения в области технологии поршневого двигателя, представляется, что практические пределы эффективности поршневого двигателя уже достигнуты. Средняя экономия топлива новых автомобилей, например, увеличилась только на 2,3 мили на галлон за последние 20 лет или около этого. Более конкретно, средняя экономия топлива новых автомобилей увеличилась с 26,6 миль на галлон в 1982 году только до 28,9 мили на галлон в 2002 году.

Хотя было предложено множество альтернатив обычному двигателю внутреннего сгорания, каждая предлагала лишь несущественные усовершенствования. В гибридных транспортных средствах (например, Toyota Prius) и в системах с альтернативным топливом (например, пропаном, природным газом и биотопливами) все еще используют обычные поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением со всеми их сопутствующими недостатками. Электромобили, с другой стороны, имеют ограниченный запас хода и долго подзаряжаются. Водородные топливные элементы являются другой альтернативой, но осуществление этой зарождающейся технологии относительно дорого и требует новой инфраструктуры снабжения топливом для замены существующей инфраструктуры на основе нефтепродуктов. Соответственно, хотя каждая из этих технологий может быть многообещающей в будущем, представляется, что они будут доступны на массовом рынке только через многие годы.

Настоящее изобретение направлено в целом на двигатели, насосы и подобные устройства преобразования энергии, которые преобразуют тепловую энергию в механическую энергию или в альтернативном варианте преобразуют механическую энергию в энергию текучей среды. Двигатель внутреннего сгорания, сконфигурированный в соответствии с одним объектом изобретения, включает в себя первую торцевую стеночную часть, отстоящую от второй торцевой стеночной части, для, по меньшей мере, частичного образования камеры высокого давления между ними. Двигатель также включает в себя первый и второй подвижные V-образные элементы, в рабочем положении расположенные между первой и второй торцевыми стеночными частями. Первый V-образный элемент выполнен с возможностью вращения вокруг первой оси вращения и включает в себя первую стеночную часть, расположенную смежно со второй стеночной частью. Первая стеночная часть имеет первую кромочную часть, а вторая стеночная часть имеет первую цилиндрическую поверхность. Второй подвижный V-образный элемент выполнен с возможностью вращения вокруг второй оси вращения и имеет третью стеночную часть, расположенную смежно с четвертой стеночной частью. Третья стеночная часть имеет вторую кромочную часть, а четвертая стеночная часть имеет вторую цилиндрическую поверхность. При работе первая кромочная часть первой стеночной части скользит по второй цилиндрической поверхности четвертой стеночной части, а вторая кромочная часть третьей стеночной части скользит по первой цилиндрической поверхности второй стеночной части, когда первый V-образный элемент вращается вокруг первой оси вращения и второй V-образный элемент вращается вокруг второй оси вращения.

Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создан двигатель, содержащий первую торцевую стеночную часть; вторую торцевую стеночную часть, отстоящую от первой торцевой стеночной части, для образования, по меньшей мере, частично камеры высокого давления между ними; первый подвижный элемент, в рабочем положении расположенный между первой и второй торцевыми стеночными частями, причем первый подвижный элемент имеет первую кромочную часть и первую цилиндрическую поверхность; и второй подвижный элемент, в рабочем положении расположенный между первой и второй торцевыми стеночными частями, причем второй подвижный элемент имеет вторую кромочную часть и вторую цилиндрическую поверхность, при этом первая кромочная часть первого подвижного элемента выполнена с возможностью скольжения по второй цилиндрической поверхности второго подвижного элемента, а вторая кромочная часть второго подвижного элемента выполнена с возможностью скольжения по первой цилиндрической поверхности первого подвижного элемента, когда первый подвижный элемент поворачивается вокруг первой оси вращения, а второй подвижный элемент поворачивается вокруг второй оси вращения.

Предпочтительно первая и вторая оси вращения зафиксированы относительно первой и второй торцевых стеночных частей.

Предпочтительно первая и вторая оси вращения проходят сквозь первую и вторую торцевые стеночные части.

Предпочтительно, по меньшей мере, первый подвижный элемент имеет "V-образную" форму.

Предпочтительно первый подвижный элемент включает в себя первую стеночную часть, имеющую первую кромочную часть, и вторую стеночную часть, имеющую первую цилиндрическую поверхность, при этом второй подвижный элемент включает в себя третью стеночную часть, имеющую вторую кромочную часть и четвертую стеночную часть, имеющую вторую цилиндрическую поверхность.

Предпочтительно первая и вторая стеночные части первого подвижного элемента образуют "V-образную" форму.

Предпочтительно первая и вторая стеночные части первого подвижного элемента образуют угол от 90 градусов до 180 градусов.

Предпочтительно первый подвижный элемент, по меньшей мере, по существу идентичен второму подвижному элементу.

Предпочтительно первая ось вращения отстоит от второй оси вращения на расстояние D, при этом первая цилиндрическая поверхность имеет радиус кривизны R, который, по меньшей мере, приблизительно равен D.

Предпочтительно первая ось вращения отстоит от второй оси вращения на расстояние D, при этом первая цилиндрическая поверхность и вторая цилиндрическая поверхность имеют радиус кривизны R, который, по меньшей мере, приблизительно равен D.

Предпочтительно первая торцевая стеночная часть включает в себя, по меньшей мере, один вырез для впуска топливно-воздушной смеси в камеру высокого давления.

Предпочтительно первая торцевая стеночная часть включает в себя, по меньшей мере, одно передаточное отверстие для впуска топливно-воздушной смеси в камеру высокого давления.

Предпочтительно первая торцевая стеночная часть включает в себя, по меньшей мере, одно отверстие для выпуска отработанных газов из камеры высокого давления.

Предпочтительно первая торцевая стеночная часть включает в себя, по меньшей мере, одно отверстие для впуска топливно-воздушной смеси в камеру высокого давления, при этом вторая торцевая стеночная часть включает в себя, по меньшей мере, одно отверстие для выпуска отработанных газов из камеры высокого давления.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создан двигатель, содержащий первую торцевую стеночную часть; вторую торцевую стеночную часть, отстоящую от первой торцевой стеночной части, для, по меньшей мере, частичного образования камеры высокого давления между ними; первый подвижный элемент, в рабочем положении расположенный между первой и второй торцевыми стеночными частями, причем первый подвижный элемент имеет первую стеночную часть, расположенную смежно со второй стеночной частью, при этом первая стеночная часть имеет первую кромочную часть и первую цилиндрическую поверхность, а вторая стеночная часть имеет вторую кромочную часть и вторую цилиндрическую поверхность; и второй подвижный элемент, в рабочем положении расположенный между первой и второй торцевыми стеночными частями, причем второй подвижный элемент имеет третью стеночную часть, расположенную смежно с четвертой стеночной частью, и третья стеночная часть имеет третью кромочную часть и третью цилиндрическую поверхность, при этом четвертая стеночная часть имеет четвертую кромочную часть и четвертую цилиндрическую поверхность, причем первая кромочная часть первой стеночной части выполнена с возможностью скольжения по третьей цилиндрической поверхности третьей стеночной части, а четвертая кромочная часть четвертой стеночной части выполнена с возможностью скольжения по второй цилиндрической поверхности второй стеночной части, когда первый подвижный элемент поворачивается вокруг первой оси вращения, а второй подвижный элемент поворачивается вокруг второй оси вращения.

Предпочтительно первая кромочная часть первой стеночной части выполнена с возможностью скольжения по третьей цилиндрической поверхности третьей стеночной части, и четвертая кромочная часть четвертой стеночной части выполнена с возможностью скольжения по второй цилиндрической поверхности второй стеночной части, когда первый подвижный элемент вращается вокруг первой оси вращения в первом направлении, а второй подвижный элемент вращается вокруг второй оси вращения в первом направлении.

Предпочтительно вторая кромочная часть второй стеночной части выполнена с возможностью скольжения по четвертой цилиндрической поверхности четвертой стеночной части, и третья кромочная часть третьей стеночной части выполнена с возможностью скольжения по первой цилиндрической поверхности первой стеночной части, когда первый подвижный элемент вращается вокруг первой оси вращения, а второй подвижный элемент вращается вокруг второй оси вращения.

Предпочтительно первая кромочная часть первой стеночной части выполнена с возможностью скольжения по третьей цилиндрической поверхности третьей стеночной части, и четвертая кромочная часть четвертой стеночной части выполнена с возможностью скольжения по второй цилиндрической поверхности второй стеночной части, когда первый подвижный элемент вращается вокруг первой оси вращения в первом направлении, а второй подвижный элемент вращается вокруг второй оси вращения в первом направлении; при этом вторая кромочная часть второй стеночной части выполнена с возможностью скольжения по четвертой цилиндрической поверхности четвертой стеночной части, и третья кромочная часть третьей стеночной части выполнена с возможностью скольжения по первой цилиндрической поверхности первой стеночной части, когда первый подвижный элемент вращается вокруг первой оси вращения во втором направлении, противоположном первому направлению, а второй подвижный элемент вращается вокруг второй оси вращения во втором направлении.

Предпочтительно двигатель дополнительно включает в себя синхронизирующую зубчатую передачу, в рабочем положении соединяющую первый подвижный элемент со вторым подвижным элементом.

Предпочтительно первая кромочная часть первой стеночной части несет уплотнение, выполненное с возможностью скольжения по цилиндрической поверхности третьей стеночной части, когда первый подвижный элемент вращается вокруг первой оси вращения, а второй подвижный элемент вращается вокруг второй оси вращения.

Предпочтительно двигатель дополнительно включает в себя топливный инжектор, который установлен на первой торцевой стеночной части, причем камера высокого давления представляет собой камеру сгорания, а топливный инжектор выполнен с возможностью впрыскивания топлива в камеру сгорания.

Предпочтительно двигатель дополнительно включает в себя воспламенитель, удерживаемый первой торцевой стеночной частью, причем камера высокого давления представляет собой камеру сгорания, а воспламенитель выполнен с возможностью воспламенения воздушно-топливной смеси в камере сгорания.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру сгорания; первый подвижный элемент, расположенный вблизи камеры сгорания, причем первый подвижный элемент имеет первую кромочную часть и первую цилиндрическую поверхность; второй подвижный элемент, расположенный вблизи камеры сгорания, причем второй подвижный элемент имеет вторую кромочную часть и вторую цилиндрическую поверхность; средство для впрыска топлива в камеру сгорания и средство для воспламенения топлива в камере сгорания, таким образом, вызывающего скольжение первой кромочной части первого подвижного элемента по второй цилиндрической поверхности второго подвижного элемента и скольжение второй кромочной части второго подвижного элемента по первой цилиндрической поверхности первого подвижного элемента, когда первый подвижный элемент вращается вокруг первой оси вращения, а второй подвижный элемент вращается вокруг второй оси вращения.

Предпочтительно двигатель дополнительно содержит средство для выпуска отработанного газа из камеры сгорания.

Предпочтительно двигатель дополнительно содержит средство для синхронизации перемещения первого и второго подвижных элементов.

Предпочтительно двигатель дополнительно содержит средство для преобразования поворотного движения первого и второго подвижных элементов во вращательное движение связанного с ними коленчатого вала.

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схематический изометрический вид части радиального импульсного двигателя, выполненного в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг.2А-2Е - ряд видов в плане, иллюстрирующих способ действия двигателя, показанного на фиг.1, в двухтактном режиме в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг.3 - схематический вид в плане, иллюстрирующий различные геометрические признаки двигателя, показанного на фиг.1;

фиг.4A и 4B - схематические виды в плане радиального импульсного двигателя, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

фиг.5 - схематический изометрический вид части радиального импульсного двигателя, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

фиг.6A-6I - ряд видов в плане двигателя, показанного на фиг.5, работающего в четырехтактном режиме в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг.7A-7B - схематические виды в плане части радиального импульсного двигателя, имеющего множество трехлопастных средств, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

фиг.8 - схематический вид в плане радиального импульсного двигателя, имеющего относительно большое количество трехлопастных средств, соответствующих еще одному варианту осуществления изобретения;

фиг.9 - схематический изометрический вид части радиального импульсного двигателя, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

фиг.10А-10D - ряд схематических видов в плане двигателя, иллюстрирующих работу двигателя, показанного на фиг.9, в четырехтактном режиме в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

фиг.11 - схематический вид в плане части радиального импульсного двигателя, который подобен двигателю, описанному выше со ссылками на фиг.9-10D;

фиг.12A и 12B - схематические виды в плане части радиального импульсного двигателя, выполненного в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;

фиг.13A-13C - ряд схематических видов двухцилиндрового радиального импульсного двигателя, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

фиг.14A-14D - ряд схематических видов радиального импульсного двигателя, выполненного в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;

фиг.15A-15D - ряд схематических видов лопаточного устройства, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

Нижеследующее описание подробно раскрывает ряд различных систем двигателя, насоса и компрессора, а также ряд различных способов работы таких систем. Некоторые детали сформулированы в нижеследующем описании для обеспечения полного понимания различных вариантов осуществления изобретения. Однако другие детали, касающиеся известных конструкций и систем, часто связанных с двигателями внутреннего сгорания, паровыми поршневыми двигателями, насосами, компрессорами и подобными устройствами, не описаны ниже, чтобы излишне не загромождать описание различных вариантов осуществления изобретения.

Многие из деталей, размеров, углов и других признаков, показанных на чертежах, даны только для иллюстрации конкретных вариантов осуществления изобретения. Соответственно, другие варианты осуществления изобретения могут иметь другие детали, размеры, углы и/или признаки без отхода от сущности или объема настоящего изобретения. Кроме того, дополнительные варианты осуществления изобретения могут быть осуществлены без нескольких из деталей, описанных ниже.

На чертежах идентичные ссылочные позиции обозначают идентичные или, по меньшей мере, в целом подобные элементы. Для облегчения описания любого конкретного элемента наибольший значащий разряд или разряды любой ссылочной позиции относятся к чертежу, на котором этот элемент указан сначала. Например, элемент 140 сначала введен и описан со ссылками на фиг.1.

I Варианты выполнения радиальных импульсных двигателей внутреннего сгорания

На фиг.1 показан схематический изометрический вид части радиального импульсного двигателя 100 ("двигатель 100"), выполненного в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Ряд компонентов двигателя 100 не показан на фиг.1 для ясности. Согласно одному объекту этого варианта осуществления изобретения двигатель 100 включает в себя множество подвижных V-образных элементов 140 (индивидуально указанных как первый V-образный элемент 140а и второй V-образный элемент 140b), выполненных с возможностью вращения вокруг соответствующих осей Р вращения (индивидуально указанных как первая ось Ра вращения и вторая ось Рb вращения). Для простоты ссылок V-образные элементы 140 упомянуты здесь как "V-образные лопатки 140". В показанном варианте осуществления изобретения первая V-образная лопатка 140а идентична (или, по меньшей мере, в целом подобна) второй V-образной лопатке 140b. Каждая из V-образных лопаток 140 включает в себя стеночную часть 141 сжатия (указаны индивидуально как стеночные части 141а и 141b сжатия) и обегаемую стеночную часть 142 (указаны индивидуально как обегаемые стеночные части 142а и 142b). Каждая стеночная часть 141 сжатия включает в себя поверхность 146 сжатия (указаны индивидуально как поверхности 146а и 146b сжатия), проходящую, по меньшей мере, частично между первой кромочной частью 145 (указаны индивидуально как первые кромочные части 145а и 145b) и соответствующей осью Р вращения. Каждая обегаемая стеночная часть 142 включает в себя цилиндрическую обегаемую поверхность 144 (указаны индивидуально как обегаемые поверхности 144а и 144b), проходящую, по меньшей мере, частично от второй кромочной части 147 (указаны индивидуально как вторые кромочные части 147а и 147b) к смежной поверхности 146 сжатия.

Двигатель 100 дополнительно включает в себя, по меньшей мере, один топливный инжектор 134 и, по меньшей мере, один воспламенитель 132, расположенные вблизи камеры 103 сгорания. В показанном варианте осуществления изобретения камера 103 сгорания, по меньшей мере, частично образована противоположными выемками в стеночных частях 141 сжатия. Однако в других вариантах осуществления изобретения камера 103 сгорания, топливный инжектор 134 и/или воспламенитель 132 могут быть расположены в других местах и иметь другие конфигурации, которые отличаются от показанных на фиг.1. Например, в других вариантах осуществления изобретения топливный инжектор 134 может быть заменен и/или дополнен карбюратором, подающим смесь топлива и воздуха через соответствующее входное отверстие.

Как указано выше, множество признаков двигателя 100 было опущено на фиг.1 для ясности. Эти компоненты могут представлять собой, например, различные компоненты, связанные с отбором мощности, забором воздуха, выхлопом, моментом зажигания и синхронизацией работы V-образной лопатки. Эти и другие признаки двигателя 100 описаны более подробно ниже со ссылками на фиг.2A-2D.

На фиг.2A-2E показан ряд видов в плане, иллюстрирующих способ действия двигателя 100 в двухтактном режиме в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Эти чертежи показывают ряд компонентов двигателя, которые были опущены на фиг.1 для ясности. Например, на фиг.2А показано, что V-образные лопатки 140 с возможностью вращения расположены между первой торцевой пластиной 204а и второй торцевой пластиной 204b. Между первой торцевой пластиной 204а и второй пластиной 204b проходит продувочный ствол 202, включающий в себя первую боковую стеночную часть 221а и противоположную вторую боковую стеночную часть 221b. Каждая боковая стеночная часть 221 включает, по меньшей мере, один проточный клапан 226 (указаны индивидуально как проточные клапаны 226а и 226b), выполненный с возможностью впуска воздуха в продувочный ствол 202 в ходе работы двигателя.

Первая торцевая пластина 204а включает в себя первое выхлопное отверстие 230а и второе выхлопное отверстие 230b. Как описано более подробно ниже, выхлопные отверстия 230 выполнены с возможностью направления выхлопных газов из камеры 103 сгорания в ходе работы двигателя. Вторая торцевая пластина 204b включает в себя первую выпускную камеру 250а и вторую выпускную камеру 250b. Каждая выпускная камера 250 включает в себя входное отверстие 251 и соответствующее выходное отверстие 252. Как описано более подробно ниже, выпускные камеры 250 обеспечивают прохождение сжатого воздуха из-за каждой стеночной части 141 сжатия в камеру 103 сгорания при работе двигателя.

Каждая из V-образных лопаток 140 неподвижно присоединена к соответствующему кривошипному валу 220 (указаны индивидуально как первый кривошипный вал 220а и второй кривошипный вал 220b), который вращается вокруг соответствующей оси Р вращения. В показанном варианте осуществления изобретения каждый из кривошипных валов 220 проходит сквозь первую торцевую пластину 204а и в рабочем положении соединен с соответствующей распределительной шестерней 222 (индивидуально указаны как первая распределительная шестерня 222а и вторая распределительная шестерня 222b). Каждая из распределительных шестерен 222 в рабочем положении входит в зацепление с зубчатым венцом 228, который выполнен с возможностью вращения назад и вперед вокруг его центральной оси. Плечо 229 кривошипа проходит наружу от зубчатого венца 228 и шарнирно соединено с шатуном 262. Шатун 262 в свою очередь с возможностью вращения соединен с коленчатым валом 270. Коленчатый вал 270 может содержать один или более маховиков 272 с достаточной массой для приведения в действие V-образных лопаток 140 посредством сжатия (то есть внутрь) в ходе их цикла, как описано более подробно ниже.

Закрытое положение лопатки, показанное на фиг.2А, может быть названо "верхней мертвой точкой" (то есть "ВМТ") для простоты ссылок. Положение в верхней мертвой точке V-образных лопаток 140 соответствует положению в верхней мертвой точке коленчатого вала 270. В этой точке цикла топливный инжектор 134 впрыскивает топливо в камеру 103 сгорания и воспламенитель 132 воспламеняет сжатую топливно-воздушную смесь. Происходящее вследствие этого сгорание движет стеночные части 141 сжатия наружу, вызывая вращение кривошипных валов 220 в направлении по часовой стрелке вокруг их соответствующих осей Р вращения. Когда кривошипные валы 220 вращаются, распределительные шестерни 222 приводят в действие зубчатый венец 228 в направлении против часовой стрелки. Когда зубчатый венец 228 вращается, он передает мощность от V-образных лопаток 140 коленчатому валу 270 через плечо 229 кривошипа.

Как показано далее на фиг.2В, когда V-образные лопатки 140 продолжают вращаться в направлении по часовой стрелке, первая кромочная часть 145 каждой стеночной части 141 сжатия скользит по примыкающей обегаемой поверхности 144 противоположной обегаемой стеночной части 142, таким образом, поддерживая удовлетворительное уплотнение камеры 103 сгорания. Хотя это не показано на фиг.1-2Е, каждая кромочная часть 145 (и/или другие части V-образных лопаток 140) может включать в себя металлическое уплотнение или другое средство для усиления уплотнения между смежными поверхностями. Такие средства подробно описаны в предварительной заявке на патент США №60/676017, полное содержание которой включено сюда посредством ссылки.

Когда стеночные части 141 сжатия приближаются к положению, показанному на фиг.2С, расширяющиеся выхлопные газы начинают выходить из камеры 103 сгорания через открытые выхлопные отверстия 230. Когда стеночные части 141 сжатия продолжают двигаться наружу, они сжимают всасываемую смесь, захваченную между ними и смежными боковыми стеночными частями 221. Когда стеночные части 141 сжатия приближаются к положению, показанному на фиг.2D, они перемещают эти дозы сжатого воздуха в камеру 103 сгорания через выпускные камеры 250. Поступающий воздух содействует выпуску выхлопных газов из камеры 103 сгорания через выхлопные отверстия 230.

Когда V-образные лопатки 140 достигают положения, показанного на фиг.2D (то есть "нижней мертвой точки", или положения "НМТ"), кинетическая энергия коленчатого вала 270 заставляет V-образные лопатки 140 изменять на обратное направление движения и начинать вращаться к положению в верхней мертвой точке, показанному на фиг.2А. Когда стеночные части 141 сжатия вращаются в направлении против часовой стрелки, они вытесняют остающиеся выхлопные газы из камеры 103 сгорания через выхлопные отверстия 230. Кроме того, это перемещение внутрь стеночной части 141 сжатия втягивает воздух в продувочный ствол 202 через проточные клапаны 226.

Как показано далее на фиг.2Е, стеночные части 141 сжатия сжимают воздух в камере 103 сгорания, когда они продолжают перемещаться внутрь, проходя выхлопные отверстия 230. Когда V-образные лопатки 140 находятся в положении верхней мертвой точки, как показано на фиг.2А, или вблизи нее, топливный инжектор 134 впрыскивает топливо в камеру 103 сгорания и воспламенитель 132 воспламеняет сжатую смесь из топлива и воздуха. Происходящее вследствие этого сгорание перемещает V-образные лопатки 140 наружу в направлении по часовой стрелке и цикл, описанный выше, повторяется.

Хотя двигатель 100, описанный выше, включает в себя передаточные камеры и выхлопные отверстия для перемещения дозы смеси в камеру 103 сгорания и из нее, в других вариантах осуществления изобретения подобные двигатели, выполненные в соответствии с объектами настоящего изобретения, для выполнения этих функций могут включать в себя тарельчатые клапаны. Например, в одном варианте осуществления изобретения, двигатель, подобный двигателю 100, может содержать расположенные в центре тарельчатые клапаны в каждой из торцевых пластин 204 для удаления отработанных газов из камеры 103 сгорания. Такое устройство может предусматривать двойные выпускные камеры, одна из которых расположена на первой торцевой пластине 204а, а другая расположена на второй торцевой пластине 204b для впуска всасываемой смеси в камеру 103 сгорания. В другом варианте осуществления изобретения двигатель, подобный двигателю 100, может быть выполнен с возможностью работы как четырехтактный двигатель с использованием тарельчатых клапанов. Соответственно, объекты варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.1-2Е, не ограничены конкретными признаками двухтактного двигателя, описанными выше, но распространяются на другие варианты осуществления изобретения, которые могут включать другие признаки двухтактных и четырехтактных двигателей.

II Избранные признаки «лопатки»

На фиг.3 показан схематический вид в плане части двигателя 100 для иллюстрирования некоторых геометрических признаков V-образных «лопаток» 140. Например, на фиг.3 показано что оси Р вращения одинаково разнесены по окружности С. Окружность С имеет диаметр D, который равен радиусу кривизны R обегаемых поверхностей 144.

Для данной V-образной лопатки 140 один способ расположения обегаемой поверхности 144 относительно поверхности стороны 146 сжатия включает следующее: сначала (относительно первой V-образной лопатки 140а для простоты ссылок) выбирают желательную длину L поверхности 146а сжатия. Затем выбирают желательное местоположение поверхности 146а сжатия в верхней мертвой точке (показано пунктирными линиями на фиг.3). Например, если длина L поверхности 146а сжатия меньше диаметра D окружности С, то длина L может быть отцентрирована между двумя осями Р вращения в верхней мертвой точке. Если длина L поверхности 146а стенки сжатия больше диаметра D окружности С, то длина L не должна быть отцентрирована относительно двух осей Р вращения в верхней мертвой точке. (Однако такие варианты осуществления изобретения могут давать V-образные лопатки, которые не идентичны друг другу.) Выбор длины и местоположения поверхности 146а сжатия указанным выше образом дает первую точку PT₁, где обегаемая поверхность 144а пересекает поверхность 146а сжатия.

Затем обе стеночные части 141 сжатия вращаются наружу от положения в верхней мертвой точке до частично открытого положения, такого как частично открытое положение, показанное сплошной линией на фиг.3. Первая обегаемая стеночная часть 142а в таком случае вращается вокруг точки PT₁, пока кромочная часть 145b второй стеночной части 141b сжатия не войдет в контакт с обегаемой поверхностью 144а. Это устанавливает вторую точку PT₂, где кромочная часть 145b входит в контакт с обегаемой поверхностью 144а. Вместе две точки PT₁ и PT₂ позитивно располагают обегаемую поверхность 144а относительно поверхности 146а сжатия.

Как указывает приведенное выше описание со ссылками на фиг.3, цилиндрические обегаемые поверхности 144 V-образных лопаток 140 не должны пересекать соответствующие оси Р вращения для работы должным образом двигателя 100. То есть обегаемые поверхности 144 могут быть расположены изнутри или снаружи от соответствующих осей Р вращения и V-образные лопатки 140 все же будут открываться и закрываться ровно, сохраняя скользящий контакт между лопатками для достаточного уплотнения камеры 103 сгорания.

Например, на фиг.4А и 4B показаны схематические виды в плане радиального импульсного двигателя 400 ("двигатель 400"), выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. В этом варианте осуществления изобретения двигатель 400 включает в себя две V-образные лопатки 440, имеющие цилиндрические поверхности 444, расположенные изнутри от соответствующих осей Р вращения. Подобным образом другие двигатели, выполненные в соответствии с настоящим описанием, могут иметь цилиндрические обегаемые поверхности, расположенные снаружи от соответствующих осей Р вращения.

III Дополнительные варианты выполнения радиальных импульсных двигателей внутреннего сгорания

На фиг.5 показан схематический изометрический вид части радиального импульсного двигателя 500 ("двигатель 500"), выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Согласно одному объекту этого варианта осуществления изобретения двигатель 500 включает в себя первую V-образную лопатку 540а и вторую V-образную лопатку 540b, которые подобны V-образным лопаткам, описанным выше со ссылками на фиг.1-4В. Однако в этом конкретном варианте осуществления изобретения каждая из V-образных лопаток 540 включает в себя первую обегаемую стеночную часть 541 (указаны индивидуально как первые обегаемые стеночные части 541a и 541b) и вторую обегаемую стеночную часть 542 (указаны индивидуально как вторые обегаемые стеночные части 542а и 542b). Каждая первая обегаемая стеночная часть 541 содержит соответствующую первую обегаемую поверхность 544 (указаны индивидуально как первые обегаемые поверхности 544а и 544b), и каждая вторая обегаемая стеночная часть 542 включает в себя соответствующую вторую обегаемую поверхность 546 (указаны индивидуально как вторые обегаемые поверхности 546а и 546b).

В показанном варианте осуществления изобретения каждая из вторых обегаемых поверхностей 546 включает в себя вырез 551 для выпускного клапана (указаны индивидуально как вырезы 551а и 551b для выпускного клапана) и вырез 552 для впускного клапана (указаны индивидуально как вырезы 552а и 552b для впускного клапана). Как описано более подробно ниже, вырезы 551 для выпускного клапана выполнены с возможностью размещения выпускного клапана 530, когда он проходит в камеру 503 сгорания. Подобным образом вырезы 552 для впускного клапана выполнены с возможностью размещения впускного клапана 531, когда он проходит в камеру 503 сгорания.

Согласно другому объекту этого варианта осуществления изобретения двигатель 500 дополнительно включает в себя первый топливный инжектор 534а, расположенный вблизи первого воспламенителя 532а (например, первой запальной свечи), и второй топливный инжектор 534b, расположенный вблизи второго воспламенителя 532b (например, второй запальной свечи). Топливные инжекторы 534 выполнены с возможностью впрыскивания топлива в камеру 503 сгорания для последующего зажигания воспламенителями 532.

На фиг.6А-6I показан ряд видов в плане, иллюстрирующих работу двигателя 500 в четырехтактном режиме в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Обратившись сначала к фиг.6А, отметим, что каждая из V-образных лопаток прикреплена к соответствующему кривошипному валу 620 (указаны индивидуально как первый кривошипный вал 620а и второй кривошипный вал 620b). Кривошипные валы 620 проходят между первой торцевой пластиной 604а и второй торцевой пластиной 604b и выполнены с возможностью вращения назад и вперед вокруг соответствующих осей Р вращения (указанных индивидуально как первая ось Р_a вращения и вторая ось P_b вращения). Хотя это не показано на фиг.6А, каждый из кривошипных валов 620 может в рабочем положении взаимодействовать с коленчатым валом или другим устройством для синхронизации движения V-образных лопаток 540 и/или для отбора мощности, как описано выше со ссылками, например, на фиг.2А-2Е.

В показанном варианте осуществления изобретения топливные инжекторы 534 и воспламенители 532 удерживаются первой торцевой пластиной 604а. Однако в других вариантах осуществления изобретения один или более топливных инжекторов 534 и/или воспламенителей 532 могут быть исключены или в альтернативном варианте дополнительные инжекторы и/или воспламенители могут быть расположены в других местоположениях вокруг камеры 503 сгорания. Например, в другом варианте осуществления изобретения один или более топливных инжекторов и/или воспламенителей могут уде