Новая система выпускного клапана и впуска
Формула / Реферат
1. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением, имеющим рабочий цикл, на котором предусмотрены по меньшей мере одна фаза впуска, одна фаза дозирования, одна фаза сгорания, и снабженный камерой сгорания, системой впуска, системой и трубопроводом для выбрасывания текучей среды из указанной камеры, системой синхронизации для управления открытием и закрытием системы выбрасывания текучей среды, отличающийся тем, при осуществлении фазы дозирования регулируют количество текучей среды, используемой для сгорания в камере на каждом рабочем цикле, которая является удаляемой частью несгоревших газов, циклически вводя ее в камеру в течение фазы впуска из выпускного трубопровода и с помощью системы выбрасывания, до фазы сгорания.
2. Способ, эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением, предназначенный для рабочего цикла, имеющего восемь возможных фаз: расширение, выбрасывание выхлопных газов, продувка, впуск поддерживающего горение агента, дозирование, впрыскивание топлива, сжатие, сгорание; снабженного к тому же одной или несколькими камерами сгорания с соответствующими заключенными в ней поршнями, свободно скользящими в соответствии с осью скольжения в пределах хода, заданного системой для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение, отличающийся тем, что полный цикл всех фаз осуществляют в течение временного интервала двух тактов с добавлением временного интервала двух статических равновесных положений поршня вблизи верхнего и нижнего концов хода, в соответствии со следующим оперативным согласованием по времени: первый такт - расширение, выбрасывание выхлопных газов, начало продувки; первое статическое равновесное положение (в нижней точке окончания хода) - окончание продувки, впуск поддерживающего горение агента; второй такт - окончание впуска поддерживающего горение агента, окончательное дозирование, впрыскивание топлива, сжатие; второе статическое равновесное положение (в верхней точке окончания хода) - сгорание.
3. Двигатель внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением, снабженный одной или несколькими камерами сгорания с соответствующими заключенными в ней поршнями, свободно скользящими в соответствии с осью скольжения, снабженный опорами и шариковыми подшипниками или роликовыми подшипниками, системой для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение, отличающийся тем, что эта система содержит ось (1) (или вал двигателя), вокруг которой имеется опора (2), объединяемая при вращении с валом двигателя; опора (2) окружена пазом или направляющей, которая согласована по существу с конической или цилиндрической поверхностью, ось которой совпадает с осью вращения опоры, ход вперед паза вокруг этой по существу конической или цилиндрической поверхности является циклически прямолинейным и/или криволинейным; при поворотном контакте с противоположными внутренними поверхностями (3-4) паза или направляющей работает какой-либо шариковый подшипник (5-6), продвигает поворотные оси вместе с их опорами и соответствующими поршнями, связанными в перемещении только в соответствии с осями скольжения поршней в их камерах сгорания.
4. Двигатель внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением с использованием блока, который включает в себя одну или несколько камер сгорания с соответствующими заключенными в ней поршнями, свободными для скольжения в соответствии с осью скольжения, поршни снабжены опорами и шариковыми подшипниками, прикрепленными на осях к аналогичным опорам, двигатель также снабжен осью (1) (или валом двигателя), параллельной оси скольжения поршней, и системой, которая может регулировать объемы, разграничиваемые поршнями и камерой сгорания, отличающийся тем, что система содержит вариатор (99), по существу цилиндрический, завинчиваемый изнутри, коаксиальный по отношению к валу двигателя и привинчиваемый к конструкции (56), прикрепленной к крышке (55) блока; вокруг вариатора (99) закреплен(ы) один или несколько шариковых подшипников или образована дорожка качения для кольца роликов или шариков, которые используются для обеспечения возможности вращения более крупной опоры (2), которая в любом случае остается связанной с шариковыми подшипниками или с кольцами роликов или шариков, по которым следует вариатор (99) при своих параллельных перемещениях относительно оси вращения винта (8); более крупная опора (2) связана с валом двигателя с помощью выемки (15-16), которая обеспечивает ей возможность вращаться вместе с валом (1) двигателя и перемещаться соответственно оси вращения как вала, так и опоры; более крупная опора (2) снаружи окружена пазом или направляющей, которая удерживает шариковые подшипники (5-6) опор (27) поршней ограниченными к перемещению в соответствии с осями скольжения поршней в их камерах сгорания.
5. Двигатель по одному из пп.3 или 4, отличающийся тем, что в нем предусмотрен полый вал (1).
6. Двигатель по одному пп.3-5, отличающийся тем, что камера сгорания (24) выполнена кольцевой или тороидальной, а поршень (7), установленный в указанной камере, выполнен кольцевым или тороидальным.
7. Двигатель по одному из пп.3-6, отличающийся тем, что он включает поршень и одну или несколько соответствующих опор (27), при этом каждая одна из указанных опор снабжена одним или несколькими шариковыми подшипниками, прикрепленными на оси к сторонам опор (27) поршней.
8. Двигатель по одному из пп.3-7, отличающийся тем, что включает трансмиссионный вал (1), синхронизирующую систему для открытия и закрытия клапанов, систему регулирования для начала фазы открытия клапанов, и кроме того содержит регулятор (75), по существу цилиндрический, коаксиальный по отношению к трансмиссионному валу (1) и связанный с указанным валом с помощью прямолинейной или винтовой выемки; при этом возможно параллельное перемещение регулятора (75) в соответствии с осью вращения трансмиссионного вала (1) с тем, чтобы вызвать вращение на трансмиссионном валу (1) коаксиальной внешней опоры (73-77), которая ограничена в осевом перемещении, но охватывает регулятор (75) и связана с ним через прямолинейную или винтовую выемку; эта опора (73-77) снабжена кулачками (59), находящимися на плоскости (72), по существу перпендикулярной к оси поворота опоры (73-77) и к трансмиссионному валу (1), при этом кулачки (59) размещены преимущественно так, что при приведении во вращение трансмиссионного вала (1) и вместе с ним регулятора (75) и опоры (73-77) кулачков указанные кулачки приводят в действие с циклическим контактом роликовые толкатели, осциллирующие опоры или что-либо другое, что можно использовать для осуществления подъема соответствующих клапанов.
9. Двигатель по одному из пп.3-8, отличающийся тем, что он включает толкатели и систему синхронизации для открытия и закрытия клапанов, которая может изменять продолжительность и/или высоту, и/или ускорение, и/или замедление подъема клапанов, и кроме того он содержит кулачки (59) соответствующей формы, расположенные на плоскости (72), по существу перпендикулярной к оси вращения вращающейся опоры (73-77), причем эти кулачки при каждом обороте вращающейся опоры (73-77) подвергают нажиму толкающие стержни, осциллирующие опоры (65), толкатели или какое-либо другое устройство, используемое для подъема соответствующих клапанов, и поскольку кулачки (59) могут быть перемещены по направлению к оси вращения опоры (73-77) или обратно от нее, их место контакта с толкателями (51) или с осциллирующей опорой (65), или с чем-либо подобным для осуществления подъема соответствующих клапанов может меняться; таким образом форма кулачков на контактной линии, которая имеет отношение к толкателям (51), может изменять закон подъема клапанов, причем это изменение происходит при каждом радиальном перемещении кулачков на их опоре (73-77).
10. Двигатель по п.9, отличающийся тем, что он содержит плоскую поворотную опору (94), расположенную вблизи опоры (73-77) с кулачками (59), но обращенную к обратной стороне кулачков (59), при этом обе опоры выполнены коаксиальными, плоская опора (94) снабжена пазами (95), которые проходят по спирали от периферии к юёш вращения, хотя и не по радиусам; пазы (95) имеют форму, обеспечивающую возможность введения в них поворотных осей (96), которые прикреплены к обратным сторонам кулачков (59); кроме того, поворотные оси (96) ограничены в перемещении в радиальном направлении на опоре (73-77) посредством собственных пазов, так что их можно продвигать от периферии опоры (73-77) к ее центральной оси вращения и обратно благодаря давлениям, приложенным от боковых поверхностей пазов (95), когда их плоская опора поворачивается на небольшой угол по отношению к опоре (73-77) кулачков, что производится путем возможного осевого перемещения вариатора (93), который выполнен по существу цилиндрическим и который с внутренней стороны связан с трансмиссионным валом (1) с помощью прямолинейных или спиральных выемок, тогда как снаружи соосно связан с плоской поворотной опорой (94) с помощью аналогичных спиральных или прямолинейных выемок.
11. Двигатель по одному из пп.3-10, отличающийся тем, что он включает камеру сгорания и систему выбрасывания, при этом для открытия и закрытия выпускного трубопровода (41), находящегося в сообщении с указанной камерой сгорания, использован кольцевой клапан (42).
Текст
1 Настоящее изобретение относится к новому принципу построения двигателя внутреннего сгорания. Уровень техники Изучение истории двигателей свидетельствует о том, что в больших масштабах применяются только двигатели по существу четырех типов: Четырехтактный двигатель. Двухтактный двигатель. Двигатель Ванкеля. Газовая турбина. Заслуживают упоминания некоторые другие двигатели, подобные электрическим, паровым, двигателю Стирлинга и топливным элементам, но существующий уровень развития не позволяет сравнивать их с двигателями внутреннего сгорания вследствие высокой стоимости производства или их неэффективности, или низкой функциональности. В семидесятых годах казалось, что газовая турбина благодаря простоте и действительно небольшим размерам заменит в автомобиле классический четырехтактный двигатель; к тому же в авиации было доказано, что этот двигатель имеет лучшую эффективность по сравнению с двигателями с возвратно-поступательным движением: в нем отсутствуют вибрации, он является чистым, весьма долговечным и мощным. С другой стороны, приемлемая эффективность может быть достигнута только при очень высоких температурах в камере сгорания, так что турбину необходимо изготавливать из особых материалов, слишком дорогих для массового производства. Даже двигатель Ванкеля оказался неспособным заменить четырехтактный двигатель с возвратно-поступательным движением, хотя он имеет почти те же преимущества турбины, но не ее недопустимую стоимость. Даже в этом случае постоянный высокий расход в сочетании с недостаточной надежностью, которая была доведена до приемлемой только в последнее время, сделали несостоятельным его полный успех; во всяком случае, он используется в тех областях применения, в которых расход является вторичной характеристикой. В противоположность этому двухтактный двигатель, имевший несколько лет назад большое количество крупных недостатков (расход,избыточные выделения, неровная работа при малых оборотах), в результате проведения последних разработок приобрел приемлемые эффективность и функциональность, а его размеры, которые почти вдвое меньше при той же самой мощности, создают стимул для начала новых работ по его совершенствованию, что позволит создать лучший двигатель по сравнению с четырехтактным двигателем. В частности, двухтактный дизельный двигатель, имеющий выпускную систему с управляемым открытием, или при комбинированном при 004849 2 менении, когда электрический двигатель используют совместно с небольшим двигателем внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением (который работает постоянно при оборотах, соответствующих максимальному моменту), способен показать высокую эффективность. Но этот последний вариант является более дорогим вследствие дополнительных затрат на электрический двигатель. Очевидно, что для получения существенно усовершенствованного двигателя необходимо разрабатывать следующие различные направления: снижение по возможности потерь при выпуске и потерь вследствие излучения, поскольку тепловые потери эндотермических двигателей с возвратно-поступательным движением являются весьма умеренными; повышение эффективности при всех оборотах и при всех требованиях к зарядам (при оборотах, соответствующих максимальному моменту, внутреннее трение в двигателях позволяет получать отдачу 0,8, но при умеренных зарядах и оборотах можно получать только умеренную эффективность 0,55; этот факт является чрезвычайно важным, если учесть, что срок службы двигателя автомобиля возрастает на 80% при порционных зарядах и небольших оборотах); полное сгорание для того, чтобы получать выгоду не только в части расхода и эксплуатационных характеристик, но и также в части уменьшения выделений; повышение универсальности двигателя,при этом оптимальной является возможность использования двигателя в различных областях,в авиации, на автомобилях, на судах и т.д.; проектирование узла с общим модулем блока и головок для того, чтобы иметь большой выбор мощности; упрощение двигателя с тем, чтобы для него не требовались ни сложные и дорогостоящие процессы изготовления, ни прецизионные материалы; простота технического обслуживания,сборки и демонтажа; легкая и малогабаритная конструкция двигателя. Все эти положения реализованы в данном двигателе согласно изобретению. Сочетание некоторых идей, приводимых ниже, делает возможным реализацию нового принципа построения, который обеспечивает возможность сосредоточения в двигателе всех преимуществ и усовершенствований, указанных выше, при простой и малогабаритной конструкции, заключенной по существу в цилиндрический блок. 1) В первой идее использованы замысел и результаты экспериментов, основанные на методе Каденейси, и этот метод обеспечивает возможность выполнения фазы продувки двухтакт 3 ного двигателя, на которой используется инерция воздуха, находящегося во впускном трубопроводе и возвращаемого путем разрежения,существующего в камере сгорания сразу после момента выхода выхлопных газов; этот способ обеспечивает значительные преимущества в части эффективности и исключает необходимость использования турбин или компрессоров различных типов, обычно применяемых для продувки. 2) Вторая идея содействует снятию серьезных ограничений метода Каденейси, который работает только в весьма небольшом диапазоне оборотов двигателя. Он предусматривает применение крупного управляемого кольцевого выпускного клапана с регулируемым при необходимости временем подъема в обоих случаях,как в начале, так и в продолжение подъема; в конце фазы продувки это обеспечивает возможность регулирования количества воздуха, который должен удерживаться в камере сгорания для последующего горения. В отличие от того,что происходит при разделении, которое реализуется посредством дроссельной заслонки во впускном трубопроводе, воздух свободно входит в камеру сгорания в большом, но не в избыточном количестве, для того, чтобы осуществлялась оптимальная продувка при всех зарядах и всех режимах вращения. 3) Третья особенность заключается в применении специального вала для преобразования возвратно-поступательного прямолинейного движения поршней во вращение, который напоминает синусоидальный кулачковый вал, применяемый в двигателях, которые имеют цилиндры с коаксиальным расположением вокруг вала, при этом новый специальный вал имеет много отличий, к которым относятся: а - исключение из конструкции деталей,которые находятся в возвратно-поступательном движении;b - возможность регулировки путем изменения посредством элемента вала степени сжатия при всех режимах вращения и при всех зарядах; с - задание различных законов возвратнопоступательного движения поршня согласно предложению профессора D. Laforgia и профессора М. Candeo, которое обеспечивает существенные преимущества в виде снижения максимальной и средней во времени скоростей поршня (получаемого благодаря постоянным ускорению и замедлению поршней, которые к тому же могут останавливаться в верхних мертвых точках для лучшего завершения фаз продувки и сгорания);d - возможность совершения трех рабочих циклов сгорания только за один оборот вала. 4) Применение кольцевых поршней завершает перечисление и вносит вклад в новые и более целесообразные особенности, указанные к данному моменту, прочной, легкой и много 004849 4 функциональной конструкции, используемой как в случае искрового воспламенения, так и воспламенения, вызванного сжатием. Раскрытие изобретения Необходимо подчеркнуть, что все упомянутые идеи и решения являются совместно функциональными, и что исключение только одного из них сильно скажется на эффективности и преимуществах двигателя. Чтобы не сталкиваться с неожиданностями в течение этапов регулировки опытного образца, особое внимание должно быть уделено выбору и применению уже проверенных механических решений (за исключением внутренних сегментов поршня и сегмента для герметизации клапана). Конечно,непосредственное впрыскивание более подходит для правильного и осуществимого объединения всех изложенных идей. Не преодоленная никогда трудность непосредственного впрыскивания бензина в двухтактном двигателе заключается в недостаточном испарении бензина. В отличие от бензоспирта,который может воспламеняться при очень небольших каплях, бензин должен превратиться в пар, в противном случае он не будет гореть равномерно. Для этого испарения требуются определенное количество времени и затраты теплоты. Что касается теплоты, то при непосредственном впрыскивании в камере сгорания, несомненно, оказывается более теплая среда, чем во впускном трубопроводе. Что касается времени,необходимого для испарения, то оно не является достаточным (в традиционном двухтактном двигателе имеются доступными всего 100 оборота, что при частоте вращения 7500 мин-1 соответствует приблизительно 2 мс), поэтому в некоторых реализациях для получения лучшего распыления бензина используют решение, заключающееся в предварительном смешивании бензина с сжатым воздухом или в использовании более высокого давления при впрыскивании. В этом двигателе продолжительность временного интервала, используемого для испарения, почти в 2,5 раза больше, что легко прослеживается по диаграмме системы синхронизации, фиг. 11, на которой показана дуга протяженностью 240, соответствующая временному интервалу, начиная от закрытия выпускного клапана и в продолжение 20 после верхней мертвой точки, до искрового воспламенения. Основные положения, которые находятся в основе преимуществ и принципа действия нового двигателя, могут стать понятными в дальнейшем. Принципиальные причины, по которым в обычном двухтактном двигателе не обеспечивается высокое среднее давление по сравнению с четырехтактным двигателем, обусловлены следующими факторами. 1) Полное наполнение сильно зависит от размеров впускных отверстий; необходимы не 5 большие, вследствие чего требуется достаточное поперечное пространство для выпускных отверстий, что должно исключить вертикальную протяженность, при которой сильно подавляется действие расширения (в четырехтактном двигателе клапаны очень большие). 2) Фаза продувки не выполняется полностью при всех режимах оборотов и для всех зарядов, поскольку разделение на части осуществляется из впускного трубопровода. Вследствие этого всегда случается, что часть выхлопных газов остается в камере сгорания, вызывая ряд проблем, связанных с окислением (в меньшей степени это происходит в четырехтактном двигателе). 3) Потери бензина из выпуска вследствие невозможности осуществления впрыскивания после закрытия выпускных отверстий, если не применяется непосредственное впрыскивание,которое в случае использования высоких давлений и дорогих устройств может несколько помочь в режимах вращения с большой частотой,учитывая уменьшенный временной интервал,остающийся для испарения бензина (в противоположность этому для четырехтактного двигателя как раз при непосредственном впрыскивании имеется большое количество полезного времени для осуществления испарения). 4) Снижение показателя использования части расширения вследствие опережающего открытия выпускного отверстия, расположенного в цилиндре на высоком месте, в соответствии с чем на поршень все еще действует высокое давление, а шатун давит на кривошип вала, который обычно находится в положении 70 по отношению к нижней мертвой точке, и все еще оказывает эффективное давление. В четырехтактном двигателе значимость этой проблемы меньшая, благодаря задержке открытия клапанов, которое начинается при угле поворота кривошипа вала приблизительно 60 по отношению к нижней мертвой точке; в двухтактном двигателе это аналогично потере приблизительно 15% полезного хода по сравнению с четырехтактным двигателем того же самого рабочего объема. Все эти отрицательные стороны традиционного двухтактного двигателя исключены в двигателе, раскрытом в настоящей заявке в виде предпочтительной формы осуществления, которая теперь для удобства будет называться НСВКВ (новой системой выпускного клапана и впуска). 1) В системе НСВКВ отверстия для впуска и для выпуска выполнены намного большими по сравнению с отверстиями в классическом двухтактном двигателе, и они выполнены вдвое большими, чем в четырехтактном двигателе; коэффициент расхода также значительно выше,так что с этой стороны отсутствуют проблемы для полного наполнения. 6 2) Очистка в системе НСВКВ отличается от очистки в традиционном двухтактном двигателе тем, что может быть полной и весьма качественной и, кроме того, легко регулируется при всех оборотах, а при всех зарядах вследствие оптимального выбрасывания всех продуктов сгорания может быть даже лучшей, чем в четырехтактном двигателе, особенно при порционных зарядах, благодаря изменяемому закону подъема выпускного клапана и благодаря системе регулирования синхронизации. В обычном двухтактном двигателе эта проблема становится неприемлемо значимой. 3) В системе НСВКВ временной интервал для испарения в 2,4 раза больше, чем в обычном двухтактном двигателе. 4) С учетом относительно высокого расположения впускных отверстий и с учетом того,что открытие выпускного отверстия по сравнению с обычным коленчатым валом начинается при угле поворота кривошипа 55 по отношению к нижней мертвой точке, потери давления в конце хода отсутствуют, как в классическом двухтактном двигателе, и их можно сделать меньшими, чем в четырехтактном двигателе. Но конечно, наиболее существенное преимущество системы НСВКВ заключается в снижении потерь работы в продолжение фазы продувки с учетом того, используется энергия, которая была бы утрачена в результате выпуска. Этого нельзя получить ни от двухтактного двигателя, ни от четырехтактного двигателя, для которого напротив требуются затраты большого количества энергии для откачивания продуктов сгорания (как для откачивания, так и для двух дополнительных тактов). По этим причинам должно быть понятно,что является ошибкой рассматривать один цикл четырехтактного двигателя в два раза более эффективным по сравнению с одним циклом системы НСВКВ, как это обычно происходит при сравнении обычного двухтактного двигателя с четырехтактным двигателем. При порционных зарядах и малых оборотах только на одном цикле от системы НСВКВ можно получить среднее давление, существенно превосходящее получаемое на одном цикле двухтактного двигателя и только при самой пессимистической оценке равное тому, которое достигается на цикле четырехтактного двигателя. Еще нет четырехтактных двигателей, способных выдержать сравнение, если остается в силе то, что нельзя изменять степень сжатия в течение рабочего цикла. На самом деле, система НСВКВ является двухтактной, в которой цикл повторяется три раза за один оборот вала; как известно, в четырехтактном двигателе полный цикл совершается за два оборота коленчатого вала, так что правильное сравнение может быть сделано при противопоставлении системы НСВКВ четырехтактному двигателю, в котором вращение про 7 исходит в шесть раз быстрее; это в том случае,если желательно выполнить сравнение двух двигателей с одним цилиндром, хотя более целесообразно выполнять сравнение с тремя цилиндрами при удвоенных оборотах. Рабочий объем, который соответствует одному поршню в системе НСВКВ, при увеличении оборотов в шесть раз приведет к чрезмерной средней скорости поршня четырехтактного двигателя. Во всяком случае, сравнение одиночных цилиндров может оказаться понятной и даже более очевидной демонстрацией превосходства системы НСВКВ. Например, что касается такого важного параметра, как время, необходимое для испарения, то предположив доказанными данные относительно времени испарения в реальном четырехтактном двигателе, которое подразумевается равным 8 мс при частоте вращения 6000 мин-1 (300 оборота вала двигателя), в системе НСВКВ можно уверенно иметь 5 мс при максимальных оборотах, которые соответствуют частоте вращения 2000 мин-1, но, как указывалось ранее, имея систему НСВКВ с частотой вращения 2000 мин-1 и четырехтактный двигатель с удвоенными циклами и частотой вращения 6000 мин-1, придется удвоить обороты четырехтактного двигателя, чтобы получить правильное условие для сравнения одиночных цилиндров; в этом случае в четырехтактном двигателе будет иметься время для испарения, равное только 4 мс, то есть на 20% меньше, чем в системе НСВКВ, при этом, вероятно, различие составит 40%, если расчеты или экспериментальные данные соотнести с новым двухтактным двигателем, и можно предвидеть эффективное смещение топлива и движение заряда в камере сгорания; точно так же, рассматривая четырехтактный двигатель, можно ожидать увеличения необходимого времени приблизительно на 20% при сравнении для одного цилиндра и увеличения оборотов в шесть раз, но ниже будет представлено, что можно получить при более корректном сравнении четырехтактного двигателя с тремя цилиндрами и с тем же рабочим объемом только при удвоении оборотов. Прежде всего выявлено, что полезное время для испарения в четырехтактном двигателе должно быть почти в два раза больше, но в этом случае разница получается за счет чрезмерно большого трения и рассеяния теплоты на больших поверхностях трех цилиндров, что имеет намного большее значение для времени испарения, если повышение эффективности двигателя является главной задачей, а если частота вращения в системе НСВКВ приблизительно 2000 мин-1, как это необходимо для обычного винта,то нет необходимости иметь большее время для испарения, чем в системе НСВКВ (из первоначальной формулировки понятно, что при непосредственном впрыскивании 4 мс более чем достаточно для испарения), во всяком случае 8 при использовании трех форсунок при давлении всего 50 бар для лучшего распыления и заметного снижения времени, необходимого для испарения, с учетом того, что впрыскивание происходит в основном в моменты, когда давление в цилиндре ниже или равно атмосферному, а скорость воздуха является большой вследствие вихрей, создаваемых дефлекторами, находящимися возле впускной щели, при этом скорость испарения и капель возрастает, и не следует упускать из виду, что сгорание протекает в постоянном объеме и при оптимальном давлении благодаря остановкам поршней в мертвых точках; все эти факторы также являются положительными для затрудненного испарения в тех случаях, когда большие обороты соответствуют небольшим зарядам; в самом деле, если на одной стороне задержка открытия форсунок (которые не должны впрыскивать при открытом выпускном отверстии) уменьшает время на испарение на другой стороне, переменная степень сжатия является большей помощью, а результаты более полезными, чем другие способы, поскольку очень близкое расположение поршня к головке двигателя вызывает появление сильного завихрения, наряду с концентрацией всего заряда по пути к пространству под свечой зажигания, в результате чего резко уменьшается пространство, которое позднее должно охватываться фронтом пламени с целью полного окисления, для которого теперь необходимо меньшее время и которое может начаться позднее, что дает дополнительное время для испарения заряда, которое, будучи минимальным при небольших зарядах, приводит к уменьшению времени впрыскивания, а это позволяет еще раз получить небольшое дополнительное время для испарения. Что касается перемещения заряда в камере сгорания, вихря, завихрения, вихревого движения, а также относительной интенсивности впрыскивания, то эти явления характерны для обычного двигателя, но, как было справедливо подчеркнуто, в новом двухтактном двигателе также можно иметь эти положительные аспекты, как и в традиционных двигателях, и при изобретении этого двигателя не упускался ни один аспект; на самом деле, многие возможные конструкции головки двигателя и верхней части поршня дают больше шансов этому двигателю,чем традиционному четырехтактному двигателю, для которого характерны ограничения, обусловленные полостями в случае открытого клапана, нерегулярной зоной завихрения и отсутствием симметричного потока из впускного отверстия, что также типично для двухтактного двигателя; эти аспекты потенциально меньше поддаются оптимизации. Как пояснялось, в новом двигателе непрерывно и во всем диапазоне работы можно регулировать разрежение выпуска, благодаря которому может быть осуществлена фаза продувки; 9 это разрежение является намного более важным,чем разрежение, которое имеется в камере сгорания четырехтактного двигателя в течение взаимно противоположного открытия как впускного, так и выпускного отверстия, при этом воздух возвращается в камеру сгорания более быстро, а опасность повышенного замедления входящего воздуха отсутствует, так что при всех условиях использования можно иметь скорость воздуха,используемую для полного наполнения и для сохранения достаточного количества кинетической энергии, которая поддерживает перемещения заряда (вихрь, завихрение, вихревое движение), полезные для полного и быстрого сгорания. То обстоятельство, что поршень имеет весьма ограниченную среднюю скорость, не должно наводить на ошибочную идею относительно замедления перемещений заряда; на самом деле время, затраченное поршнем на сжатие заряда, не больше того же времени в четырехтактном двигателе, фактически поршень перемещает тоже самое количество заряда в течение одного и того же времени в том же самом объеме или даже в меньшем. Кроме того, сгорание осуществляется в течение того же самого или даже меньшего промежутка времени, чем в четырехтактном двигателе, и происходит в намного меньшем и постоянном объеме, равным задаваемому в цикле Сабатье, в таком режиме, при котором фронт пламени не изменяется с давлением, а более равномерная температура в добавление к турбулентности, вызванной завихрением, всегда характерна для всех зарядов и всего диапазона оборотов благодаря изменению степени сжатия, которое приводит к приближению или к отдалению полосы завихрения от головки, как это необходимо. Во всех двигателях именно во время сгорания, которое представляет собой наиболее высокотемпературную фазу, при дозировании происходит наибольшая передача теплоты стенкам цилиндров; в новом двигателе на этой фазе средний объем меньше, при этом добавляется выгода от возможности дополнительного уменьшения объема камеры при порционных зарядах благодаря переменной степени сжатия, а с учетом того, что на протяжении значительной части срока службы двигателя используются порционные заряды,большее уменьшение объема камеры по сравнению с отношением поверхности к объему во время этих этапов является более важным результатом не только для снижения потерь теплоты (которые становятся менее существенными), но также и для получения высокого среднего давления. Неправильно думать, что создается выгода от большего высвобождения теплоты при остановке поршня в верхней мертвой точке, поскольку временной интервал сгорания или скорость фронта пламени не возрастает, так что отсутствует большой временной интервал для 10 рассеяния теплоты, и просто будет меньший объем камеры сгорания в течение всего горения. Во всяком случае более равномерная температура в камере сгорания обеспечит возможность получения в среднем более высокой степени сжатия при всех оборотах и при всех зарядах, что является дополнительным преимуществом использования всего объема и стенок, представляющего интерес с точки зрения рассеяния теплоты; кроме того, в течение фазы расширения, которая продолжается на протяжении более короткого интервала времени, чем фаза расширения в традиционных двигателях (которая протекает при постоянном ускорении поршня в системе НСВКВ), потери теплоты будут, конечно, меньшими. Аналогично можно видеть, что один короткий ход, как в системе НСВКВ, не имеет особого значения для получения оптимальных результатов в части расхода, на самом деле, в большей части экономных двигателей (а также с меньшей удельной мощностью) обычно предусматривают особенно длинный ход, но причина,по которой использован такой короткий ход,вытекает не только из необходимости иметь независимость от высокой удельной мощности,но также определяется большим количеством факторов, которые во всяком случае также дают возможность соответственно уменьшить расход в сочетании с преимуществами сниженных знакопеременных сил и меньших размеров двигателя. На самом деле, традиционные двигатели с относительно длинным ходом целесообразны,если рабочий объем цилиндра и их число соответствуют тем значениям, при которых имеются некоторые преимущества, особенно в части тепловых характеристик, вроде концентрированной формы, и следовательно, высокой отдачи камеры сгорания, но это не имеет большого значения, если сравнивать с тем, что можно получить при помощи системы НСВКВ и с тем, что было прежде раскрыто относительно рассеяния теплоты и объема, в котором происходит сгорание,а также относительно более благоприятного отношения поверхности к объему для камеры сгорания даже на этапе максимального расширения, который до сих пор имеет большое функциональное значение для охлаждения (как лучше пояснено далее), обеспечивая небольшое рассеяние по всей камере по сравнению с классическим четырехтактным двигателем с тремя цилиндрами, с которым для эквивалентности должно выполняться сравнение, если в соответствии со здравым смыслом, средняя скорость традиционных поршней является достаточно низкой и которые, конечно, подвергаются охлаждению вместе с цилиндрами в течение временного интервала, который на каждом цикле является удвоенным по сравнению с интервалом в системе НСВКВ (к тому же в четырехтактном двигателе четвертый такт является холостым). 11 Почему в системе НСВКВ, как указывалось выше, охлаждение является более эффективным, если исходить из уменьшенного рассеяния теплоты Причина является как простой,так и интуитивной. Если пытаться охлаждать центральную часть поршня, то необходимо отводить большое количество теплоты от периферийной части поршня до тех пор, пока постепенно в центральной части поршня не установится нужная температура, но в этот момент периферийные части будут находиться при намного более низкой температуре, чем центральная часть, а это входит в противоречие с тем, что конструкция периферийной части намного прочнее по сравнению с центральной частью поршня; другими словами, для удержания холодной центральной части поршня избыточное количество теплоты отводится от периферийной части. Этого не происходит благодаря тороидальному поршню,поскольку центральная часть поршня охлаждается непосредственно, подобно периферии, охлаждающей жидкостью, так что теплота, поглощенная на периферии, может быть точно выверена без появления признаков ее отсутствия в центральной части и без опасности возникновения нескольких более горячих мест вследствие взаимодействия с другими конструкциями или с другими цилиндрами, которые в обычном двигателе расположены так, что один находится между другими, тогда как в системе НСВКВ они находятся один над другим и хорошо разделены. Теперь необходимо сказать несколько слов относительно углеводородов в выпуске, при этом не подлежит сомнению, что одной из причин наличия углеводородов является не подвергшаяся окислению часть заряда, которая находится в пределах тонкого участка вплоть до первого сегмента (щелей), и этот тонкий тороидальный участок является намного более широким, чем в обычном цилиндре, но, как уже было сказано, это только одна из причин, которая должна быть добавлена к другим причинам,которые в описываемом двигателе являются менее существенными, чем в обычных двигателях и, вероятно, не приводят к значительной добавке углеводородов. На самом деле, в традиционном двухтактном двигателе концентрация углеводородов возрастает до особенно больших уровней, поскольку сильно обогащенная смесь воздуха и бензина в течение фазы продувки смешивается в камере сгорания с остатками газообразных продуктов сгорания и вместе с этой частью бензина выходит из цилиндра без сгорания; в новом двигателе этого не происходит,поскольку в течение фазы продувки в камере еще нет бензина, а в конце фазы продувки остается только чистый воздух, который может быть смешан с впрыскиваемым бензином с получением точного стехиометрического соотношения и нужной степени сжатия, при этом из камеры 12 нет утечки, поскольку выпускное отверстие закрыто. В противоположность этому в обычном четырехтактном двигателе даже при отсутствии такого специального холостого хода (если не существует правильная взаимосвязь между открытием впускного и выпускного отверстий) концентрация углеводородов в выхлопных газах достигает особенно высоких уровней, когда двигатель работает при сильном разрежении во впускном трубопроводе (что случается при минимальных оборотах и во время снижения числа оборотов), и поскольку топливная смесь очень обогащена бензином, выбрасывание газообразных продуктов сгорания менее полное, а степень сжатия очень низкая. В другом режиме работы наличие углеводородов в выхлопном газе обусловлено неполным сгоранием топлива в подложке, прикрепленной к стенкам камеры сгорания, в случае более низкой температуры по сравнению с температурой, при которой может протекать реакция окисления; это относится к работе при средних температурах в камере сгорания, на которые обращалось внимание ранее при рассмотрении отношения поверхности к объему, а в новом двигателе температура равномерная и более высокая, особенно вблизи выпускного клапана, который находится в отверстии на одной из стенок над первым сегментом, ранее упомянутым, при этом стенка не окружена снаружи охлаждающей жидкостью, вследствие чего меньше высвобождение теплоты из камеры и поэтому с подложки, указанной выше. В конце концов, существуют многочисленные возможные решения, предназначенные для дополнительного исключения выбросов углеводородов, при этом могут помочь термические дожигатели и разнообразные катализаторы, но то, что действительно является полезным, заключается в сообразном уменьшении остроты проблемы при ее возникновении, а это означает правильное и полное сгорание при всех режимах работы; преимущества нового двигателя благодаря всевозможным регулировкам делают это реальным, при этом используется предложение, полученное в результате исследований, проведенных известной австралийской компанией,выполняющей научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, AVL, в части приближения выделений к нулю; в этой области выдвинуты предложения, делающие возможным смешанную работу двигателя с акцентом на сжатие, но с впрыскиванием бензина, а не бензоспирта (gasohol), которые можно реализовать благодаря переменной степени сжатия, что обеспечиваетрегулировку значительных пиков избыточного давления. По всей вероятности, перспективный путь заключается в достижении весьма низких выделений, и это является даже более важным, если учитывать срочную необходимость дать адек 13 ватные ответы с тем, чтобы в ближайшем будущем установить новые и строгие законы. Универсальность двигателя предоставляет благоприятную возможность проявления к нему интереса в различных отраслях, в том числе в авиации. Это является важным моментом, который дополнительно гарантирует коммерческий успех. В действительности, нет исторического примера полной модульности конструкции, к тому же содержащей блок, в которую можно было свободно добавлять многочисленные узлы и таким путем масштабировать ее от минимальных значений рабочего объема и мощности до большой мощности в лошадиных силах, сохраняя неизменными все преимущества эффективности, долговечности, низкой стоимости и т.д. Применение полого вала обеспечивает возможность использования трансмиссионных валов, или сквозных осей, в варианте более короткого двигателя с двумя или тремя цилиндрами, предназначенного для автомобильной отрасли; в действительности, можно исключить трение и зубчатое колесо вокруг дифференциала, положив цилиндры на бок с тем, чтобы оси,проходящие через полость вала двигателя, могли передавать движение непосредственно подвижным шинам. Если пространства недостаточно или требуется больше цилиндров, можно положить двигатель, а дифференциал вытянуть в продольном направлении по длине автомобиля, разделив таким образом момент для передней и задней осей без необходимости использования зубчатых колес, редуктора, валов или тому подобного. Во всяком случае можно использовать двигатель с двумя, тремя, четырьмя или шестью цилиндрами, традиционным способом объединяя сцепление и коробку передач непосредственно с валом двигателя. Учитывая массу и уменьшенное фронтальное сечение, при применении в авиации преимущества этих двигателей являются даже более очевидными. В вариантах с тремя цилиндрами рабочий объем составляет 1500 см 3. Получаемые мощность и момент даже больше, чем в четырехтактном двигателе с 8 цилиндрами и рабочим объемом 4000 см 3, при этом необходимо подчеркнуть, что все это достигается при сниженных в два раза оборотах и при отсутствии необходимости в зубчатом редукторе для винта. Существенное преимущество заключается в возможности свободного использования двигателя для вращения винтов в противоположных направлениях, в одном случае путем помещения трансмиссионного вала в полость двигателя и изменения на обратное направления вращения посредством зубчатых колес или в другом случае, когда зубчатые колеса нежелательны из-за возрастания трения, можно взять два независимо работающих двигателя с вращением 14 в двух возможных направлениях и привести один винт в движение непосредственно, а другой посредством вала, пропущенного через один из двух двигателей. Кроме того, возможны особые применения на судах и летательных аппаратах. В частности, для летательных аппаратов на воздушной подушке или экранопланов, которые считаются промежуточными устройствами, необходимо иметь большую мощность во время взлета, но намного меньшую мощность во время обычного полета, что создает условия для выбора системы НСВКВ с учетом сохранения эффективности при порционных зарядах. Но аспект, который необходимо подчеркнуть, заключается в том, что с полным основанием установлено наличие таких факторов, как снижение трения вследствие уменьшенного числа сегментов, использование кинетической энергии выхлопных газов, которая в других случаях теряется, использование большего расширения, особенно при порционных зарядах,оптимальная степень сжатия при всех оборотах и при всех зарядах, и при этом она более высокая по сравнению с оптимальной степенью сжатия в традиционных двигателях благодаря равномерности температуры головки; кроме того,при возможных применениях в автомобильной отрасли исключается зубчатое колесо для понижения скорости трансмиссии и исключается сама передача, которой свойственно большое поглощение, до 30%, мощности, подаваемой к шинам. С точки зрения производителя, имеются значительные преимущества, как в части низкой стоимости производства и коммерческих возможностей законченного изделия, так и в части небольших инвестиций, необходимых для самого производства, которое не стеснено необходимостью использования усложненных процессов или необычного оборудования. Краткое описание чертежей Указанные выше и другие задачи, характеристики и преимущества изобретения станут более очевидными из дополнительного и подробного описания предпочтительных форм реализации изобретения, иллюстрированных приложенными чертежами, на которых одинаковые ссылочные обозначения относятся к одним и тем же деталям, но наблюдаемым с различной точки зрения. Нет необходимости в том, чтобы чертежи были в масштабе 1:1, поскольку они,главным образом, направлены на иллюстрацию принципов изобретения. На чертежах: фиг. 1 - поперечный разрез двигателя, на котором показан узел цилиндра с валом двигателя, который имеет профили, с кольцевым поршнем, клапаном и системой управления фазой и степенью сжатия; 15 фиг. 2 - поперечный разрез по линии 1-1 на фиг. 4, на котором показаны штанги и соответствующие соединительные тяги; фиг. 3 - поперечный разрез по линии 2-2 на фиг. 4, на котором показаны толкатель и соответствующая опорная конструкция не в разрезе вместе с шариковыми подшипниками и направляющими роликами кольцевого поршня, также не в разрезе; фиг. 4 - местный вид в разрезе по линии 66 на фиг. 1, на котором показана конструкция с установленными толкателями и соединительными тягами; фиг. 5 - местный вид в разрезе по линии 33 на фиг. 1, на котором показаны внутренняя часть поршня и его шариковые подшипники не в разрезе; фиг. 6 - местный вид в разрезе по линии 44 на фиг. 1, на котором показаны верхняя часть верхней головки или блока (что то же самое); фиг. 7 - разрез по линии 5-5 на фиг. 1, на котором показаны дефлекторы, направляющие выхлопной газ к соответствующему трубопроводу, который не представлен явно; на чертеже можно видеть дефлекторы впуска, которые находятся ниже; фиг. 8 - местный вид в разрезе по линии 99 на фиг. 3, на котором показана система для изменения заряда, находящаяся под крышкой головки, при этом последняя удалена вместе с шариковым подшипником, который вырван из разреза; фиг. 9 - вид, образованный из двух половинных разрезов, 9 а и 9b, при этом на фиг. 9 а показан разрез, сделанный по линии 7-7 на фиг. 1, а на фиг. 9b показан разрез, сделанный по линии 8-8 на фиг. 1; фиг. 10 - вид, полученный наложением одной фигуры поверх другой фигуры, фиг. 1 и 3,он демонстрирует идею двух цилиндров (то есть минимального числа цилиндров, необходимых для исключения проблем уравновешивания); фиг. 11 - возможная диаграмма действия системы синхронизации и последовательность выполнения фаз впуска, разделения на части выхлопных газов, впрыскивания, окисления,продувки, расширения, сжатия конечного наддува; для правильного чтения диаграммы необходимо помнить, что прямолинейные участки овала графика относятся к остановкам поршней в мертвых точках, при этом для большей ясности и обеспечения возможности непосредственного сравнения с четырехтактным двигателем реальные углы поворота вала двигателя увеличены в 4,5 раза, так что если в этом случае поршни реально останавливаются при угле поворота 20, то необходимо рассматривать временной интервал, который для четырехтактного двигателя должен быть 90, вследствие чего окончание рабочего цикла представлено на графике при значении угла 540, тогда как действительное значение угла поворота вала составляет 16 120, что означает выполнение трех рабочих циклов вала двигателя; фиг. 12 - графическое представление закона движения поршня с соответствующими ускорениями и скоростями в продолжение примерно 120 угла поворота вала двигателя; и фиг. 13 - графическое представление различия между коэффициентом мгновенного потока классического двухтактного двигателя(пунктирная линия) и коэффициентом мгновенного потока на впускном отверстии двигателя. Подробное описание чертежей Конструкция системы для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение В дальнейшем будем обращаться к фиг. 1,если иное не будет оговариваться. В иллюстративной форме реализации применена по существу цилиндрическая опора (2),которая окружает вал (1) двигателя, находится на одной оси и вращается вместе с ним. Опора(2) снабжена двумя выступами или профилями(3-4), которые проходят вокруг нее с образованием периодической волнообразной структуры. Между двумя выступами (3-4) три пары шариковых подшипников (5-6) прикреплены к трем опорам (27), которые являются частью поршня(7); шариковые подшипники (5-6) связаны с указанными опорами (27) для того, чтобы обеспечивать их перемещение только параллельно оси (0-0) двигателя (1), и когда они продвинуты от поршней (7) по неровностям поверхности профилей (3-4), результирующая сила, приложенная к месту, в котором шариковый подшипник (5) находится в соприкосновении с выступом (4), вызывает вращение опоры (2) и вследствие этого вращение вала (1) двигателя. И наоборот, когда опора (2) установлена относительно вала (1) двигателя так, чтобы осуществлялось перемещение шариковых подшипников(5-6), то, наряду с вращением, шариковые подшипники при возвратно-поступательном движении будут следовать ускорению и замедлению,обусловленным неровностями поверхности профилей (3-4), которая согласуется с кривой, имеющей прямолинейный ход в верхней части, чтобы наверняка обеспечить возможность остановки поршней в мертвых точках. В продолжение возвратно-поступательного движения шариковые подшипники (5-6) следуют по той же самой кривой постоянного ускорения и замедления. Естественно, что независимо от того, используется ли вал двигателя для приведения в движение поршней или же один из двух профилей (34) используется для толкания, дополнительный возвратный шариковый подшипник (5-6), аналогичный шариковым подшипникам (5-6), на каждом такте изменяет задачу на обратную, от какой-то к толканию и от какой-то к замедлению поршня. Профиль (3-4), выполненный для обеспечения сглаженной поверхности скорости порш 17 ня (7) и ускорений самого профиля, представлен графически на фиг. 12, на которой для простоты показан только один рабочий цикл, хотя для каждого оборота реально существуют три цикла. Можно легко изменять степень сжатия,создавая минимальное осевое перемещение опоры (2) на валу двигателя, параллельное оси(0-0). Перемещение можно регулировать весьма точно посредством винта (8), которым возвращается на прежнее место или проталкивается на расстояние двухрядный шариковый подшипник(9), который фиксирует опору (2) не к валу (1) двигателя, а к цилиндру (56), прикрепленному к крышке (56) блока (10). Посредством зубчатой передачи (12), которая не зависит от осевого перемещения опоры (2), но согласована с вращением внутреннего винта (8) шарикового подшипника (9), легко регулировать число оборотов винта для получения оптимальной степени сжатия; небольшое зубчатое колесо, сцепленное с зубчатым колесом (12) регулятора,имеющее ось (14), которая проходит к внешней части блока (10), может обеспечить возможность регулировки с помощью специального устройства с внешним приводом. Опора (2) с профилями (3-4) соединена с валом двигателя при посредстве внутренней выемки (15) и при посредстве внешней выемки (16) вала двигателя. Если поршней (7) два, три, четыре или шесть, то нет необходимости в противовесах для уравновешивания. Необходимо только гасить вибрации, являющиеся одной из причин скручивания вала (1) двигателя. Соединение с валом двигателя через посредство широко используемых обычных эластомеров может легко обеспечить поглощение в широком диапазоне частот, а по аналогии с традиционными двигателями необходимо использовать устройства для гашения вибрации, чтобы исключить разрушение вала вследствие напряжения. Вал выполнен полым и имеет две другие выемки (17-18), переднюю и внешнюю выемку(18), фиг. 1, больший диаметр которой при необходимости обеспечивает возможность согласования с выемкой других валов аналогичных узлов двигателя. Другие особенности вала (1) рассматриваются в разделе описания, который относится к системе синхронизации, и в разделе, касающегося возможных конфигураций. Конструкция поршня и его шариковых подшипников Выбранный кольцевой поршень (7) сначала может показаться необычным и малопривлекательным. Не представляется очевидным факт снижения трения сегментов (19, 20) на внешней стороне (19) в дополнение к внутренней стороне(20) такого поршня (7) (хорошо известно, что периметр круга намного меньше по сравнению с двумя периметрами окружностей кольца, нало 004849 18 женного на круг той же самой площади). Еще менее перспективной представляется повышенная масса, обусловленная приращениями диаметральных размеров кольцевого поршня (7). Но, как часто случается с вещами, которые не постигаются сразу же, для лучшей оценки необходим более глубокий анализ. Чтобы начать сравнение кольцевого поршня (7) с традиционным поршнем, для примера примем диаметр цилиндра 86 мм и ход поршня 86 мм, а объем, проходимый поршнем за один ход, равным 500 см 3. Это так называемые высшие показатели для большей части современных областей применения. Первые данные указывают на то, что представляющая интерес поверхность трения сегментов в классическом поршне составляет 23223,44 мм 2, причем эту поверхность можно существенно уменьшить,если диаметр поршня увеличить по отношению к ходу поршня (очевидно, что при сохранении того же самого рабочего объема). В случае традиционных поршней невыгодно переходить к некоторым другим предельным значениям путем использования больших диаметров из-за проблем, связанных с охлаждением центральной части поршня, которая находится далеко от охлаждающей жидкости и не может отдать всю теплоту, которая в ней аккумулируется, при этом термический коэффициент полезного действия ухудшается вследствие плохого отношения поверхности к объему, а время, необходимое для завершения сгорания,становится больше вследствие большего расстояния, которое покрывает фронт пламени. По этим причинам выбирают диаметр цилиндра не больше 80-90 мм и редко используют рабочий объем цилиндра 500 см 3. В случае кольцевого поршня (7) можно иметь вместо возможного намного больший диаметр, при этом появляется возможность простого охлаждения центральной части (21) поршня. Поверхность верхней части поршня (7) приблизительно в 3,4 раза больше по сравнению с поршнем с диаметром цилиндра 86 мм, что дает благоприятную возможность уменьшения хода поршня до 25 мм. Если диаметр внутреннего отверстия кольцевого поршня равен 80 мм, то он достаточен для подачи охлаждающей воды (22) к валу (1) двигателя и к трансмиссионному валу (23), при этом, если желательно получить объем камеры сгорания (24) 500 см 3, наружный диаметр поршня должен быть 178 мм. В этом случае аналогично классическому небольшому поршню с диаметром цилиндра 49 мм не существует точки поршня, которая находится на расстоянии от охлаждающей жидкости,превышающем 24,5 мм. Кроме того, при продолжении анализа интересная неожиданность возникает из оценки уменьшенной поверхности, которую имеют сегменты (19, 19 20) при возвратно-поступательном движении,дающей результат 20,253 мм 2 против 23,223 мм 2 для традиционного поршня, иначе говоря, поверхность на 15% больше, чем в случае кольцевого поршня. Показатель использования расширения газов намного больше, главным образом, при порционных зарядах, но не особенно за счет нового поршня (7), который, во всяком случае, не приводит к ухудшению характеристик применительно к этим аспектам, а благодаря факторам,которые более четко раскрыты в разделе Организация регулировки заряда. Благодаря длительному пребыванию поршня в верхней мертвой точке имеется больше времени для завершения процесса оксидирования, причем в постоянном объеме, но для того, чтобы иметь определенную симметрию давлений от расширения фронта пламени, а также по соображениям безопасности в случае применения в авиации, полезно разместить в запланированном пространстве (25) три свечи зажигания и три форсунки, расположив их в точно заданных местах (26), фиг. 3, (которые в случае бензинового варианта работают при относительно низком давлении), последние также препятствуют появлению бедной топливной смеси в камере сгорания (24) в местах между ними. Дополнительные затраты на свечу зажигания и две форсунки на каждый цилиндр компенсируются тем, что один кольцевой поршень (7) реализует за то же самое время тройное число рабочих циклов по сравнению с обычным поршнем двухтактного двигателя. Другими словами,он аналогичен поршню, который выполняет работу трех традиционных поршней. Благодаря очень короткому ходу средняя скорость кольцевого поршня (7) остается очень низкой, фактически при частоте вращения 2500 мин-1 кольцевой поршень проходит вверх и вниз 7500 раз в минуту, но средняя скорость поршня только 6,25 м/с (а если исключить из расчета время простоя, то 8,33 м/с) по сравнению со скоростью 21,5 м/с для поршня с диаметром цилиндра и ходом поршня 86 мм при частоте вращения 7500 мин-1. При этом на ход влияет инерция поршня, несравнимая с инерцией кольцевого поршня (7), который хотя еще более тяжелый, но имеет три различных места опоры(27) вместо одного и имеет преимущество по ходу в 3,5 раза. Кроме того, постоянные ускорения, обусловленные профилями, вносят вклад в удержание максимальной скорости поршня (7) на очень низком уровне вследствие не выраженного явно использования инерции, фиг. 12. Следует полагать, что низкое отношение поверхности камеры (24) сгорания к объему становится преимуществом с учетом необходимости извлечения большего количества теплоты вследствие увеличения показателя сгорания; во всяком случае более низкая температура в наи 004849 20 более критическом месте, то есть в центральной части поршня, полезна для ограничения изъятия теплоты, которое наоборот должно быть очень большим в случае обычных поршней, если желательно охлаждать их центральную часть. Понятно, что это выгодно для задания размеров системы охлаждения, но делает двигатель принципиально более адиабатическим. В конечном счете, симметричное и равномерное распределение температуры способствует предотвращению нежелательных деформаций цилиндра (28) вблизи впускных отверстий, которые являются обычными в классическом двухтактном двигателе. Для сравнения имеются многочисленные примеры двухтактного двигателя с управляемым выпускным клапаном, который в этой ситуации является долговечным и надежным. Если шариковые подшипники расположить один над другим, как в существующих двигателях,которые имеют ось цилиндров, параллельную оси вращения вала, размеры опоры (27) удвоятся, что будет недостатком, не только из-за массы при возвратно-поступательном движении, но также из-за глубины и размеров блока (10), который предполагается объединять с другими аналогичными блоками (10) и который должен быть очень небольшим. Шариковые подшипники (5-6) использованы двухрядного типа, что приводит к определенным затратам, но такой выбор необходим для получения точной и надежной работы и обеспечения очень высоких эксплуатационных характеристик. Использование шариковых подшипников также связано с выбором вида смазки двигателя,которая осуществляется путем управляемого распыления и лучше традиционной, поскольку при этом меньше абсорбционная способность; эта смазка позволяет исключить один сегмент из короткого основания поршня (28), которое предотвращает передачу масла в трубопровод впускного отверстия (29); кроме того, распылительная система дает возможность исключить периодическую замену масла, при этом можно исключить масленку, которая отрицательно сказывается на части преимуществ этого небольшого двигателя, имеющего к тому же очень низкий центр тяжести, а модульность двигателя неизбежно влечет за собой большое количество масленок и, что еще хуже, большое количество масляных насосов. С другой стороны, во время запусков отсутствует проблема смазки шарикового подшипника (5-6). В конечном счете, для шарикового подшипника (5-6) справедливы те же самые соображения, как представленные для свечи зажигания и форсунок, при этом один кольцевой поршень аналогичен трем традиционным поршням. Назначение стенки (28) поршня (внутренняя часть (21) не снабжена стенкой) заключает 21 ся в придании кольцевому поршню (7) конструктивной прочности и в ограничении допуска масла во впускное отверстие, а поскольку поверхность не используется для ограничения поперечных давлений, создаваемых традиционным шатуном, то в данном случае одновременно исключены все проблемы, связанные с уравновешиванием и массой. Когда профили (3-4) принуждают к движению шариковые подшипники (5-6), кольцевой поршень (7) подвергается действию сил и связей, которые приводят только к его вращению относительно оси. Чтобы решить эту проблему, достаточно разместить шесть роликов (30), фиг. 3, 5, которые имеют криволинейные поверхности, между противолежащими направляющими (31-32),фиг. 5, с одинаковыми криволинейными поверхностями, которые прикреплены к сторонам опоры (27) шариковых подшипников (5-6) и хорошо видны на стенках (33) блока, фиг. 5. Указанные ролики (30), фиг. 5, минимальной массы и размеров вынуждают поршень (7) оставаться в заданном осевом положении и предотвращают вращение. Криволинейные поверхности роликов (30),фиг. 3, 5, в сочетании с криволинейными поверхностями соответствующих направляющих(31-32) фиг. 5, будут вынуждать ролики (30) всегда оставаться в рабочих положениях, при этом ролики поворачиваются только на половину оборота, когда ход поршня (7) изменяется на противоположный. Поскольку оси вращения роликов не параллельны осям вращения роликовых подшипников (5-6) опоры (27) поршня (7), то на самом деле необходимо наклонить внешние поверхности (34 а-34b), фиг. 3, роликовых подшипников(5-6), которые находятся в соприкосновении с профилями (3-4), приблизительно на 20, чтобы исключить износ профиля (3-4) и самого роликового подшипника (5-6), при этом возникает тенденция, хотя и в небольшой степени, изгиба опоры (27) поршня (7) по направлению к внешним частям профилей (3-4) . Кроме того, для исключения этой тенденции ролики (30), фиг. 5, и направляющие (3132), фиг. 5, находятся в таких положениях, что оси вращения роликов (30), фиг. 5, вместе с внешними частями опоры (27) поршня (7) наклонены под углом приблизительно 20 по отношению к осям роликовых подшипников, в результате чего опора поджимается и гарантируется наложение жестких ограничений на перемещение поршня (7). Хотя внешние сегменты (19 а-19b) поршней являются обычными, предусмотрены два внутренних упругих кольца (20 а-20b) поршней,поскольку очевидно, что сегменты будут стремиться продвинуться внутрь, при этом упрочненные поверхности колец также являются 22 внутренними; для этого необходимы точное задание размеров и экспериментальные работы. Благодаря смазочной системе выбранного типа нет необходимости использовать сегменты для возврата масла; несколько отверстий (35) в стенке (28) обеспечивают вытягивание масла к самой нижней части блока (10), при этом другие отверстия (36) образованы для всасывания масла сверх избыточного количества с помощью разрежения, создаваемого двумя обычными внешними масляными насосами, которые должны быть выбраны с учетом необходимого числа модульных узлов двигателя; то же самое справедливо для водяного насоса, для бензонасоса или для бензоспиртового наноса. Предполагается, что поверхность днища(37) поршня (7) можно заменять, и это дает возможность выбора работы с искровым зажиганием или работы с воспламенением от сжатия,когда необходимо выполнять днище (37) поршня более толстым и предусматривать под форсунками (это равноценно) полость, пригодную для нормального сгорания. Внутренний винт (38) вблизи внешних сегментов (19 а-19b) обеспечивает возможность надежного и легкого присоединения днища (37),при этом блокировка обеспечивается двумя штифтами (39), которые, будучи противопоставленными винту (38), предотвращают вывинчивание. Хотя заменяемая внутренняя часть (37) поршня может быть выполнена из алюминия,для внешней части (7) больше подходят материалы типа стали, и при этом достигается двойное преимущество в виде меньшего относительного расширения и упрочненной полости для сегментов (19 а-19b), которые часто подвергаются износу, если они выполнены из алюминия; большую прочность, необходимую для опоры(27) шариковых подшипников (5-6), нельзя легко получить с помощью алюминия. Организация впуска Одно из наиболее серьезных ограничений,присущих обычным двухтактным двигателям,обусловлено размерами отверстий для впуска и выпуска, которые занимают очень небольшое пространство на стенках цилиндра. В этом двигателе можно иметь очень большую суммарную поверхность выпускных отверстий (29), расположенных в нижней части цилиндра (40), вследствие того, что выпускное отверстие (41) находится в верхней части цилиндра (40) и, конечно,вследствие того, что выполнено кольцевым. К этому следует добавить то, что поршень (7) останавливается в нижней мертвой точке, оставляя впускные отверстия (29) в открытом положении в течение весьма длительного временного интервала. С учетом коэффициента мгновенного потока в сравнении с коэффициентом потока классического двухтактного двигателя,фиг. 13, использование канала с переменной геометрией может значительно повысить преде 23 лы частоты вращения. Для того случая, когда можно использовать варианты двигателя с всасыванием, результаты, обусловленные этой особенностью, более ясно представлены в разделе Организация регулировки заряда. Организация выпуска Система для осуществления выпуска выполнена управляемой, при этом она имеет большую площадь (41) для вытекания газов,согласованную с площадью впускного отверстия (29) и целиком расположенную вблизи верхней части цилиндра (40), той части, которая не занимается сегментами (19 а-19b) при возвратно-поступательном движении вверх и вниз,а также имеет кольцевую щель высотой несколько миллиметров, в данном случае приблизительно 4,5 мм, клапан (42), предназначенный для закрытия кольцевого отверстия, который поднимается и закрывает его подобно гильотине(43) от места контакта с цилиндром (40) по направлению к головке (44) двигателя и наоборот. Аналогично кольцевому поршню (7) клапан при подъеме меньше подвергается действию силы инерции, которая меньше половины силы f подъема обычного клапана. В этом случае она компенсируется его большей массой,обусловленной повышенным диаметральным размером; по сторонам силы распределяются по шести штангам (45) фиг. 2-4, расставленным симметрично для исключения нежелательных изгибов кольца (42). Особое внимание необходимо обратить на то, что следует обеспечить уплотнение кольцевого клапана (42) на верхней части вместе с краем (46) клапана (42), который обращен к внутренней стороне кольца (42) и который лежит на еще одном краю (47), образованном на головке(44), при этом тонкая кольцевая пружина (48) обеспечивает необходимую герметичность благодаря своей форме и своей упругости. Для изготовления этой пружины (48) необходимо выбирать материал, который может сохранять свои упругие свойства при высоких температурах,поскольку в случае, если справедливо, что она закреплена на краю головки, то может причиняться некоторый вред газами, которые могут доходить до нее. Форма пружины (48) должна обеспечивать регулируемое и герметичное закрытие клапана в различных возможных точках, при этом, принимая во внимание, что невозможно иметь идеальное согласование головки (44) с блоком (10),и принимая во внимание, что клапан (42) тесно связан с головкой (44), и если связь больше не идеальная или если клапан (42) приподнят от верхнего края (47), то возможны утечки; с другой стороны, если головка (44) находится немного выше блока (10), могут происходить утечки из нижней части клапана (42), который не может закрыть всю щель, поскольку она уже блокирована верхним краем (47) головки. 24 Эти указанные выше проблемы исключаются посредством тонкой пружины (48) с учетом того, что амплитуда изгиба пружины должна быть больше величины допустимой погрешности связи головки (44) с блоком (10). Во всяком случае общеизвестно, что от пружины (48), которая выдерживает соответствующее механическое напряжение, требуются небольшие изгибы, так что ее можно выполнить небольшой и тонкой, чтобы при большом диаметре не было необходимости в повышенном давлении для получения нужной вертикальной деформации. Нижняя часть клапана (42) не создает особых проблем для уплотнения, она может считаться аналогичной клапану с очень большим диаметром, при этом будет легко создать традиционную связь с местом контакта между клапаном и передней частью выпускного трубопровода (43) при наклоне края места контакта на угол 30-45 относительно оси клапана. Закрытие клапана при определенном давлении должно обеспечиваться традиционной пружиной (50), но существенно большей и с уменьшенным числом витков, калиброванной с целью создания достаточного давления для уплотнения в исходном состоянии и достаточного давления для доведения клапана (42) вниз после подъема, в результате чего исключается отделение толкателя (51) от кулачков (59), что будет описано позднее. Конечно, контактная поверхность между клапаном (42) и нижней частью трубопровода,отходящего от выпускного отверстия (43),должна быть защищена тем же самым материалом, что и традиционные седла клапанов. Аналогичным образом должно быть защищено верхнее место (46) расположения клапана (42) на пружине (48). Благодаря винту (52) место расположения или край (47) пружины можно отделить от головки (44), что делает возможным демонтаж клапана (42). Обыкновенным выпускным клапанам присущи серьезные недостатки; поскольку они открываются внутрь цилиндра, то они продвигаются против обычного потока выхлопных газов,а, кроме того, после прохождения газами клапанов происходит обжиг штанг. Температуры, которые могут достигаться,являются очень высокими по сравнению с температурами впускного клапана. В этом случае необходимо использовать более стойкие материалы (сталь с хромом и кремнием, аустенитную сталь с высоким содержанием никеля и хрома) и часто прибегать к использованию сложной конструкции, подобной клапану с полостью, наполненной металлическим натрием или солями лития и натрия,которые лучше передают температуру от головки к штанге клапана. Все эти проблемы не касаются новой системы для выпуска выхлопных газов; фактически, в течение почти всего времени выбрасыва 25 ния выхлопных газов гильотинный клапан (42) хорошо защищен на своем месте (53), сразу же над выпускной щелью (41), так что он не подвергается воздействию выхлопных газов и не создает препятствий для их нормального вытекания. Конечное количество теплоты, которая может поглощаться, когда клапан закрыт, легко отводится через штанги (45), фиг. 2, и через нижний край (43), который находится вблизи охлаждающей жидкости (22), как и поршень (7). Шесть радиальных дефлекторов (57), фиг. 7, предусмотрены для плавного искривления потока выхлопных газов по направлению к кольцевому трубопроводу, в котором собираются выхлопные газы (и который здесь не представлен) с целью максимально возможного использования кинетической энергии выхлопных газов. Момент открытия может соответствовать минимальному углу 34 поворота вала (1) двигателя или максимальному углу 50 (в четырехтактном двигателе это эквивалентно минимальному углу 145 и максимальному углу 305). Организация системы синхронизации К трем шариковым подшипникам (51) применим закон подъема клапана (42) с помощью специальных кулачков (59). Каждый шариковый подшипник прикреплен к круговому лимбу (49) конструкции (60), которая имеет три стержня, объединенных так, что они образуют треугольник, стороны которого лежат на единственной возвратной пружине (50), фиг. 4; на одной оси (49), фиг. 4, с каждым шариковым подшипником находится кольцо (62), фиг. 4,которое свободно вращается вокруг оси, и предусмотрены два выступа (63), фиг. 4, симметрично расположенные на внешней части кольца,над которыми нависают удлинения двух различимых осциллирующих опор (65), фиг. 2-4, работающих на роликовые подшипники (61), фиг. 4, причем эти удлинения выполнены очень короткими, поскольку осциллирующие опоры находятся очень близко к соответствующим поднимаемым рабочим штангам (45), фиг. 2-4, которые снабжены особыми регулировочными толкателями (66 а, 66b), фиг. 2, навинченными на штангу (45), фиг. 2, и обеспечивающими возможность регулировки и фиксации. Необходимость иметь это кольцо (62), фиг. 4, свободно вращающееся на оси, вызвана трудностью достижения постоянной и идентичной настройки толкателей (66), фиг. 2, двух штанг(45), фиг. 2, которые близко расположены. Если регулировка толкателя утрачена (например,вследствие расширения штанги), с помощью этой конструкции кольцо (62), фиг. 4, может всегда автоматически компенсировать разброс положений двух толкателей (66), фиг. 2, одновременно поднимая их тем же самым способом. Если два толкателя (66) поднимаются одновременно от кольца (62), фиг. 4, то для подня 004849 26 тия всех штанг необходимо поднять только три кольца; в самом деле, имеются три кольца (66),фиг. 2, связанных с тремя регулировочными шариковыми подшипниками (51), которые работают как реальные роликовые толкатели и обеспечивают одновременный контакт между всеми шариковыми подшипниками (51) и всеми кулачками (59). Эта регулировка делается возможной путем размещения между осью (49) и шариковыми подшипниками (51) двух концентрических и эксцентрических кулачковых колец(67-68), которые могут поворачиваться в противоположных направлениях на несколько градусов, приводя к точному сдвигу вверх или вниз роликовых толкателей на их оси (49); затем их блокируют небольшой гайкой (69), навинченной на ось (49). Эта регулировка может быть осуществлена без открывания двигателя благодаря соответствующим небольшим окнам (70), через которые обеспечивается легкий доступ. Использование осциллирующих опор (65) необходимо, если желательно исключать вибрации, создаваемые при возвратно-поступательном движении клапана; результатом использования должно быть исключение гидравлических толкателей, поскольку они не позволяют достигать больших оборотов и существенно усложняют конструкцию в целом, при этом они также являются дорогими. Штанга (45) выполнена относительно короткой и, будучи объединенной с клапаном (42),но не приваренной полностью к нему, не должна заметно удлиняться при повышении рабочей температуры двигателя; во всяком случае ее удлинение может быть компенсировано регулировкой конического роликового подшипника(71), фиг. 3, используемого для удержания вала(1) двигателя, фиг. 3, на конце последнего узла двигателя, при этом в любом случае удлинение штанг не приводит к приближению роликовых толкателей (51) к кулачкам (59), а всего лишь к зазору; так что регулировку роликовых толкателей осуществляют путем приведения роликовых толкателей (51) в контакт с поверхностью (72) свисающего диска или плоской опоры (71), конечно, в месте, где она плоская и где нет кулачков (59), которые являются эксцентриками обычного кулачкового вала, расположенными на плоскости. Эти кулачки (59) свободно перемещаются к внешней части (73), фиг. 1, фиг. 8 опоры и наоборот, при этом опора (73) сцеплена с валом (1) двигателя и имеет большой диаметр с тем, чтобы обеспечивалось достаточно протяженное перемещение трех кулачков (59). Кулачки (59), преимущественно литые,одновременно напрессовывают на все роликовые толкатели, а изменение законов подъема,преимущественно его продолжительность, происходит в зависимости от местоположения кулачков, расположенных более или менее касательно к опоре (73), при этом начало фазы подъема можно изменять благодаря системе, с 27 помощью которой при необходимости можно изменять угловое положение опоры (73) кулачков по отношению к коаксиальному валу двигателя. Эта система переменной синхронизации состоит из цилиндра (74), снабженного выемкой(75) на внутренней части, тогда как внешняя часть имеет эллипсоидальную выемку (76), при этом цилиндр (74) размещен между центральной частью (77) опоры (73) кулачков и валом (1) двигателя, который связан через их соответствующие выемки (78-79) с цилиндром (74); для осуществления изменения синхронизации цилиндр (74) перемещают вверх или вниз на несколько миллиметров посредством шарикового подшипника (80), приваренного к нему, и который перемещается вверх и вниз благодаря размещению на его внешней части четырех небольших поворотных осей (81), фиг. 6, которые введены в симметричные изогнутые пазы (82),фиг. 1, фиг. 4, на криволинейной поверхности двух концентрических внешних цилиндров (8384), при этом один (83) из этих цилиндров прикреплен к блоку (10), тогда как внешний может поворачиваться относительно своей оси, и таким путем изменяется угловое положение его изогнутых пазов (82), фиг. 1, фиг. 4, которые изогнуты в противоположном направлении на внутреннем цилиндре (83); поэтому заметный нажим, приложенный к каждой поворотной оси от краев двух направляющих пазов, внутреннего и внешнего, приводит к подъему или к опусканию всех поворотных опор и присоединенного шарикового подшипника (80). Кроме того,внешний цилиндр (84) снабжен на верхней части зубчатым колесом (85), находящимся в зацеплении с малым зубчатым колесом (86), фиг. 3,которое имеет ось (87), передающую вращение к внешней части блока (10), что обеспечивает возможность настройки системы синхронизации посредством внешних устройств с использованием компьютеризированных приводов. Система и организация регулировки заряда Принципиальное новшество этого двигателя заключается в системе, используемой для изменения потребностей в заряде. Расширенное отверстие выпускного клапана (42) дает возможность поршню (7) удалять воздух, который заменяет выхлопные газы на фазе продувки, при этом, чем большее время клапан (42) остается открытым, тем меньшее количество воздуха остается для последующего рабочего сгорания, и можно изменять степень сжатия; реально можно иметь небольшие количества заряда воздуха. Другими словами,уменьшается заряд, но не эффективность двигателя, в котором полностью используется расширение при сгорании, а рабочий ход оказывается очень большим для малых зарядов. И наоборот, если временной интервал открытия выпускного клапана (42) небольшой, а вошедшему воздуху не обеспечена возможность 28 выхода по выпускному трубопроводу (41), степень сжатия может вернуться к исходному значению, которое может быть получено при значительных зарядах, особенно если инерция воздуха во впускном трубопроводе приводит к до некоторой степени избыточной подаче. Лучше,хотя в настоящее время платой за это является эффективность, не осуществлять подачу в двигатель с достижением высоких давлений, поскольку для этого требуется более высокое разрежение в камере сгорания, которое может быть получено только при использовании кинетической энергии выхлопных газов, выходящих с высокой скоростью, при которой возникает разрежение, интенсивное и продолжающееся до тех пор, пока существует длительный постоянный вытекающий поток из выпускного отверстия; поэтому опережение открытия выпускного клапана в то время, когда в камере сгорания все еще имеется определенное давление, повышает потенциальные возможности, но является причиной потери эффективности, поскольку не используется полностью давление, созданное расширением газообразных продуктов сгорания. В тех случаях, когда применяются турбокомпрессоры или при переходе от бензинового варианта к дизельному варианту, при необходимости можно уменьшать или повышать степень сжатия путем повторного программирования технических средств, которые управляют приводами системы синхронизации и изменения степени сжатия, с тем, чтобы сделать возможной оптимальную регулировку потребностей в заряде при различных возможных законах открытия выпускного отверстия. Рассмотрим, каким образом кулачки (59),фиг. 3, перемещаются на опоре (73) для создания ускорения: в этом случае, как и в системе для изменения синхронизации, шариковый подшипник (88), фиг. 3, с четырьмя поворотными осями (89), фиг. 3, симметрично приваренными на внешней части, и с четырьмя поворотными осями (90), симметрично приваренными внутри, может перемещаться вверх и вниз, соосно и параллельно валу (1) двигателя, приблизительно на 4 см; внутренние поворотные оси(90), фиг. 3, введены в криволинейные направляющие пазы (92), фиг. 3, полого цилиндра (91),фиг. 3, который является внутренним и концентрическим по отношению к шариковому подшипнику (88), фиг. 3; четыре поворотные оси(90), проходящие по пазам, затем вводятся в выемку вала (1) двигателя; по мере того, как поворотные оси перемещается вверх или вниз вместе с шариковым подшипником (38), фиг. 3,они противопоставляются криволинейному пазу(92), фиг. 3, и вызывают поворот полого цилиндра (90), фиг. 3, на 90. На нижней части того же самого цилиндра (91), фиг. 3 (часть вблизи опоры (73), фиг. 3, кулачков (59), фиг. 2, должна быть ясно видна), приварен диск (94), фиг. 3, и кроме того, три участка снабжены криволиней 29 ными пазами (95), фиг. 3, фиг. 8, которые направляют поворотные оси (96), фиг. 8, на этот раз фиксированные на противоположной стороне подвижных кулачков (59), фиг. 2, которые приводятся в действие на опорах (73), фиг. 8,посредством направляющей (97), фиг. 8. Поворотные оси (96), фиг. 3, продвигаются в направляющих пазах (95), фиг. 3, по направлению к наружной стороне или к внутренней стороне опоры (94), фиг. 8, кулачками (59), фиг. 2, без центробежных трудностей, поскольку направляющие пазы (95), фиг. 8, сходятся под острым углом и аналогично спирали к центру диска(94), фиг. 3, фиг. 8, закрепленного под цилиндром (91), фиг. 3, ранее упомянутым. В отличие от рассмотренного случая внешние поворотные оси (89), фиг. 2, шарикового подшипника (88), фиг. 3, вставлены в два других концентрических цилиндра (56, 99), фиг. 2, причем эти два цилиндра также снабжены пазами (100), фиг. 3, один цилиндр прикреплен к крышке (55), фиг. 2, головки (44), фиг. 3, а другой цилиндр выполнен поворотным и снабжен зубчатым колесом, которое поворачивается другим малым зубчатым колесом, сцепленным с ним и снабженным осью, продолжающейся к внешней части крышки (55), фиг. 2, для обеспечения перемещения вверх или вниз шарикового подшипника (88), фиг. 2, приводящего к рассмотренному повороту диска (94), фиг. 3, фиг. 8,который перемещает поворотные оси кулачков вперед или назад. Диаграмма системы синхронизации Диаграмма системы синхронизации двигателя, см. фиг. 11, представляет собой одну из возможных диаграмм синхронизации рабочих синхронизируемых фаз впуска, избыточной подачи, дозирования заряда, впрыскивания, сжатия, сгорания, расширения, выбрасывания выхлопных газов, продувки. Для правильного понимания диаграммы необходимо помнить, что прямолинейные участки овала на графике относятся к остановкам поршня в верхней мертвой точке и в нижней мертвой точке; чтобы было более понятно и чтобы сделать возможным непосредственное сравнение с четырехтактным двигателем, реальные показатели вращения вала в системе НСВКВ увеличены в 4,5 раза, причем это также касается остановок поршней, которые происходят при угле поворота вала 20, представленных на графике увеличенным до 90 углом; поэтому весь цикл заканчивается на графике при угле 540, тогда как действительные значения угла поворота вала составляют 120, что означает осуществление трех рабочих циклов за один полный оборот вала. В случае камеры (24) сгорания с цилиндром диаметром 178 мм три свечи зажигания расположены симметрично на расстоянии друг от друга, так что удаленная точка, до которой доходит фронт пламени, находится на расстоянии 77,5 мм, которое не является большим, но и 30 не столь малым с учетом того, что оно на 45% больше по сравнению с расстоянием в традиционной камере сгорания с цилиндром диаметром 86 мм при расположении свечи зажигания в центре; во всяком случае, это различие предполагается относительно существенным с учетом того, что благодаря остановкам поршня имеется почти утроенное время для прохождения фронтом пламени расстояния 77,5 мм (в сравнении с четырехтактным двигателем продолжительность опережения зажигания эквивалентна 150 вместо 60 угла поворота вала четырехтактного двигателя). Хотя изобретение было подробно раскрыто и описано применительно к его предпочтительным формам реализаций, специалистам и экспертам должно быть понятно, что разнообразные видоизменения форм и деталей могут быть реализованы без отступления от сущности и задачи изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением, имеющим рабочий цикл, на котором предусмотрены по меньшей мере одна фаза впуска, одна фаза дозирования, одна фаза сгорания, и снабженный камерой сгорания, системой впуска, системой и трубопроводом для выбрасывания текучей среды из указанной камеры, системой синхронизации для управления открытием и закрытием системы выбрасывания текучей среды, отличающийся тем, при осуществлении фазы дозирования регулируют количество текучей среды, используемой для сгорания в камере на каждом рабочем цикле, которая является удаляемой частью несгоревших газов,циклически вводя ее в камеру в течение фазы впуска из выпускного трубопровода и с помощью системы выбрасывания, до фазы сгорания. 2. Способ, эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением, предназначенный для рабочего цикла, имеющего восемь возможных фаз: расширение, выбрасывание выхлопных газов, продувка, впуск поддерживающего горение агента,дозирование, впрыскивание топлива, сжатие,сгорание; снабженного к тому же одной или несколькими камерами сгорания с соответствующими заключенными в ней поршнями, свободно скользящими в соответствии с осью скольжения в пределах хода, заданного системой для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение, отличающийся тем, что полный цикл всех фаз осуществляют в течение временного интервала двух тактов с добавлением временного интервала двух статических равновесных положений поршня вблизи верхнего и нижнего концов хода, в соответствии со следующим оперативнымсогласованием по времени: первый такт - расширение, выбрасывание выхлопных газов, начало продувки; первое статическое 31 равновесное положение (в нижней точке окончания хода) - окончание продувки, впуск поддерживающего горение агента; второй такт окончание впуска поддерживающего горение агента, окончательное дозирование, впрыскивание топлива, сжатие; второе статическое равновесное положение (в верхней точке окончания хода) - сгорание. 3. Двигатель внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением, снабженный одной или несколькими камерами сгорания с соответствующими заключенными в ней поршнями, свободно скользящими в соответствии с осью скольжения, снабженный опорами и шариковыми подшипниками или роликовыми подшипниками, системой для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение, отличающийся тем, что эта система содержит ось (1) (или вал двигателя),вокруг которой имеется опора (2), объединяемая при вращении с валом двигателя; опора (2) окружена пазом или направляющей, которая согласована по существу с конической или цилиндрической поверхностью, ось которой совпадает с осью вращения опоры, ход вперед паза вокруг этой по существу конической или цилиндрической поверхности является циклически прямолинейным и/или криволинейным; при поворотном контакте с противоположными внутренними поверхностями (3-4) паза или направляющей работает какой-либо шариковый подшипник (56), продвигает поворотные оси вместе с их опорами и соответствующими поршнями, связанными в перемещении только в соответствии с осями скольжения поршней в их камерах сгорания. 4. Двигатель внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением с использованием блока, который включает в себя одну или несколько камер сгорания с соответствующими заключенными в ней поршнями, свободными для скольжения в соответствии с осью скольжения, поршни снабжены опорами и шариковыми подшипниками, прикрепленными на осях к аналогичным опорам, двигатель также снабжен осью (1) (или валом двигателя), параллельной оси скольжения поршней, и системой,которая может регулировать объемы, разграничиваемые поршнями и камерой сгорания, отличающийся тем, что система содержит вариатор(99), по существу цилиндрический, завинчиваемый изнутри, коаксиальный по отношению к валу двигателя и привинчиваемый к конструкции (56), прикрепленной к крышке (55) блока; вокруг вариатора (99) закреплен(ы) один или несколько шариковых подшипников или образована дорожка качения для кольца роликов или шариков, которые используются для обеспечения возможности вращения более крупной опоры (2), которая в любом случае остается связанной с шариковыми подшипниками или с кольцами роликов или шариков, по которым следует 32 вариатор (99) при своих параллельных перемещениях относительно оси вращения винта (8); более крупная опора (2) связана с валом двигателя с помощью выемки (15-16), которая обеспечивает ей возможность вращаться вместе с валом (1) двигателя и перемещаться соответственно оси вращения как вала, так и опоры; более крупная опора (2) снаружи окружена пазом или направляющей, которая удерживает шариковые подшипники (5-6) опор (27) поршней ограниченными к перемещению в соответствии с осями скольжения поршней в их камерах сгорания. 5. Двигатель по одному из пп.3 или 4, отличающийся тем, что в нем предусмотрен полый вал (1). 6. Двигатель по одному пп.3-5, отличающийся тем, что камера сгорания (24) выполнена кольцевой или тороидальной, а поршень (7),установленный в указанной камере, выполнен кольцевым или тороидальным. 7. Двигатель по одному из пп.3-6, отличающийся тем, что он включает поршень и одну или несколько соответствующих опор (27), при этом каждая одна из указанных опор снабжена одним или несколькими шариковыми подшипниками, прикрепленными на оси к сторонам опор (27) поршней. 8. Двигатель по одному из пп.3-7, отличающийся тем, что включает трансмиссионный вал (1), синхронизирующую систему для открытия и закрытия клапанов, систему регулирования для начала фазы открытия клапанов, и кроме того содержит регулятор (75), по существу цилиндрический, коаксиальный по отношению к трансмиссионному валу (1) и связанный с указанным валом с помощью прямолинейной или винтовой выемки; при этом возможно параллельное перемещение регулятора (75) в соответствии с осью вращения трансмиссионного вала(1) с тем, чтобы вызвать вращение на трансмиссионном валу (1) коаксиальной внешней опоры(73-77), которая ограничена в осевом перемещении, но охватывает регулятор (75) и связана с ним через прямолинейную или винтовую выемку; эта опора (73-77) снабжена кулачками (59),находящимися на плоскости (72), по существу перпендикулярной к оси поворота опоры (73-77) и к трансмиссионному валу (1), при этом кулачки (59) размещены преимущественно так, что при приведении во вращение трансмиссионного вала (1) и вместе с ним регулятора (75) и опоры(73-77) кулачков указанные кулачки приводят в действие с циклическим контактом роликовые толкатели, осциллирующие опоры или что-либо другое, что можно использовать для осуществления подъема соответствующих клапанов. 9. Двигатель по одному из пп.3-8, отличающийся тем, что он включает толкатели и систему синхронизации для открытия и закрытия клапанов, которая может изменять продолжительность и/или высоту, и/или ускорение, 33 и/или замедление подъема клапанов, и кроме того он содержит кулачки (59) соответствующей формы, расположенные на плоскости (72), по существу перпендикулярной к оси вращения вращающейся опоры (73-77), причем эти кулачки при каждом обороте вращающейся опоры(73-77) подвергают нажиму толкающие стержни, осциллирующие опоры (65), толкатели или какое-либо другое устройство, используемое для подъема соответствующих клапанов, и поскольку кулачки (59) могут быть перемещены по направлению к оси вращения опоры (73-77) или обратно от нее, их место контакта с толкателями (51) или с осциллирующей опорой (65),или с чем-либо подобным для осуществления подъема соответствующих клапанов может меняться; таким образом форма кулачков на контактной линии, которая имеет отношение к толкателям (51), может изменять закон подъема клапанов, причем это изменение происходит при каждом радиальном перемещении кулачков на их опоре (73-77). 10. Двигатель по п.9, отличающийся тем,что он содержит плоскую поворотную опору(94), расположенную вблизи опоры (73-77) с кулачками (59), но обращенную к обратной стороне кулачков (59), при этом обе опоры выполнены коаксиальными, плоская опора (94) снабжена пазами (95), которые проходят по спирали от периферии к оси вращения, хотя и не по ра 004849 34 диусам; пазы (95) имеют форму, обеспечивающую возможность введения в них поворотных осей (96), которые прикреплены к обратным сторонам кулачков (59); кроме того, поворотные оси (96) ограничены в перемещении в радиальном направлении на опоре (73-77) посредством собственных пазов, так что их можно продвигать от периферии опоры (73-77) к ее центральной оси вращения и обратно благодаря давлениям, приложенным от боковых поверхностей пазов (95), когда их плоская опора поворачивается на небольшой угол по отношению к опоре (7377) кулачков, что производится путем возможного осевого перемещения вариатора (93), который выполнен по существу цилиндрическим и который с внутренней стороны связан с трансмиссионным валом (1) с помощью прямолинейных или спиральных выемок, тогда как снаружи соосно связан с плоской поворотной опорой (94) с помощью аналогичных спиральных или прямолинейных выемок. 11. Двигатель по одному из пп.3-10, отличающийся тем, что он включает камеру сгорания и систему выбрасывания, при этом для открытия и закрытия выпускного трубопровода(41), находящегося в сообщении с указанной камерой сгорания, использован кольцевой клапан (42).
МПК / Метки
МПК: F02D 15/04, F01B 3/00, F02B 75/26
Метки: новая, клапана, впуска, выпускного, система
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/19-4849-novaya-sistema-vypusknogo-klapana-i-vpuska.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Новая система выпускного клапана и впуска</a>
Предыдущий патент: Барабанное устройство с проницаемым корпусом и натянутой ситовой тканью
Следующий патент: Система отопления здания
Случайный патент: Непрерывный способ получения амидов низших алифатических карбоновых кислот