 |
Патент №7 2 страница
|
|
|
|
Приведенные ниже термины при их использовании в этом описании применительно к настоящему изобретению имеют следующее смысловое значение.
Соотношение рабочих объемов - E.
Это отношение рабочего объема первого объема в меньшем цилиндре к рабочему объему большего цилиндра.
Объемное отношение сжатия к втеканию -CIVR CIVR большего цилиндра
Отношение максимальной величины пространственного объема в большем цилиндре меду поршнями к величине пространственного объема между поршнями в начале втекания.
CIVR меньшего цилиндра.
Отношение максимальной величины первого объема меньшего цилиндра к величине первого объема в начале втекания.
Относительное объемное отношение сжатия к втеканию
Соотношение объемного отношения сжатия к втеканию большего цилиндра к тому же отношению меньшего цилиндра. Это отношение может быть равным или больше 1.
Втекание.
Движение, на которое оказывает влияние меньший поршень, смеси топлива и воздуха из первого объема второго цилиндра в пространство сгорания, которое происходит в конце или к концу хода сжатия.
Разделение.
Изоляция внутри первого объема меньшего цилиндра того топлива, которое подается к первому объему, до тех пор, пока не начнется втекание.
В настоящем изобретении сделана попытка создать усовершенствованный двигатель внутреннего сгорания.
Соответственно, в настоящем изобретении создан двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну пару первого и второго цилиндра, при этом рабочий объем первого цилиндра больше, чем у второго цилиндра; соответствующие первый и второй поршни, совершающие возвратно-поступательное движение в цилиндрах, при этом второй поршень имеет приводной шток и делит второй цилиндр на первый объем, содержащий приводной шток второго поршня, и второй объем между упомянутыми двумя поршнями; средство для впуска воздуха, сообщающееся с первым цилиндром; выпускное средство, сообщающееся с первым цилиндром; средство, образующее общее пространство сгорания между поршнями, когда поршни фактически находятся во внутренних мертвых точках; средство переноса для обеспечения возможности течения газа между первым и вторым объемами к концу хода сжатия в первом объеме; задерживающее средство для задержки движения смеси топлива и воздуха из первого объема во второй объем вплоть до конца хода сжатия второго поршня; первый источник топлива для обеспечения топливом первого объема; приводное средство для привода в движение второго поршня, при этом приводное средство включает в себя средство для удержания второго поршня по существу неподвижным во внутренней мертвой точке или вблизи от нее в течение по меньшей мере части рабочего хода первого поршня.
|
|
|
Одно из заметных преимуществ всех форм настоящего изобретения заключается в том, что согласно его принципу как дизельный, так и бензиновый двигатели могут быть преобразованы посредством изменения конструкции лишь головки цилиндра, не оказывая влияния на картер и трансмиссию в сборе.
При работе конструкции двигателя, показанной на фиг. 4, в режиме бензинового двигателя с электрозажиганием стойка 234 меньшего поршня 16 может потребовать эффективного охлаждения для удержания ее температуры у нижних значений, с тем чтобы не допустить предварительное воспламенение предварительно перемешанных воздуха и топлива, которые поступают в двигатель через впускной клапан 24. При работе в режиме бензинового двигателя такое охлаждение может быть обеспечено распылением масляной струи из поршневого пальца во внутреннюю полость стойки, однако проблема предварительного зажигания при работе в режиме бензинового двигателя может быть решена посредством конструкции двигателя, выполненной согласно настоящему изобретению. Конструкция согласно настоящему изобретению имеет и другие преимущества. Например, в случае объединения принципа двигателя Мерритта с дизельным двигателем, как описано в патенте Великобритании GB-2246394, удаление стойки 234 обеспечивает более легкое распределение топлива, распыляемого из дизельной форсунки в пространство сгорания 20.
|
|
|
Краткое описание чертежей.
Ниже изобретение описано посредством примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых на фиг. 1 представлено неполное сечение части известной формы дизельного двигателя с непосредственным впрыском; на фиг. 2 представлено неполное сечение части известной формы дизельного двигателя с непрямым впрыском; на фиг. 3 представлено неполное сечение части известной формы дизельного двигателя с промежуточным спрыском; на фиг. 4 представлено неполное сечение известного двигателя Мерритта в форме гибрида с бензиновым двигателем с электрозажиганием; на фиг. 5 представлено неполное сечение части первого варианта осуществления конструкции двигателя Мерритта - с непосредственным втеканием, выполненного согласно настоящему изобретению и показанного в конце хода всасывания; на фиг. 6 представлен вид двигателя согласно фиг. 5 в конце хода сжатия, на фиг. 7a, 7b, 7c и 7d представлен один полный цикл работы двигателя согласно фиг. 5 и 6; на фиг. 8a представлены кривые смещения угла поворота кривошипа для большего и меньшего поршней двигателя согласно фиг. 5 и 6 в течение кодов сжатия, иллюстрирующие способ управления процессом втекания; на фиг. 8b представлен фрагмент фиг. 8a, показывающий управление в течение процесса втекания; на фиг. 9 представлен подробный вид меньшего цилиндра и поршня двигателя согласно фиг. 5 и 6 непосредственно перед втеканием; на фиг. 10 представлен вид, подобный виду на фиг. 9, в течение втекания; на фиг. 11 представлен вид, подобный виду на фиг. 5, второго варианта осуществления двигателя Мерритта - с непрямым втеканием, выполненного согласно настоящему изобретению и показанного в конце хода всасывания; на фиг. 12 представлен вид, подобный виду на фиг. 5, третьего варианта осуществления двигателя согласно настоящему изобретению - с промежуточным втеканием, показанного в конце хода сжатия; на фиг. 13a, 13b, 13c и 13d представлены виды в плане четырех форм отверстий огневых пластин для головки цилиндра двигателей согласно настоящему изобретению; на фиг. 14 представлен вид, подобный виду на фиг. 9, иллюстрирующий модифицированное устройство, содержащее свечу зажигания, нижнюю канавку и ограничительное отверстие для варианта конструкции с непрямым втеканием; на фиг. 15 представлен вид, подобный виду на фиг. 5, показывающий четвертый вариант осуществления конструкции двигателя согласно настоящему изобретению - с непосредственным втеканием, выполненный в виде гибридного устройства с факельным сжиганием обедненной смеси и искровым зажиганием; на фиг. 16 представлен вид, подобный виду на фиг. 5, показывающий пятый вариант осуществления конструкции двигателя согласно настоящему изобретению - с непосредственным втеканием, в форме дизельного гибридного устройства с факельным горением; на фиг. 17 представлен вид, подобный виду на фиг 5, показывающий шестой вариант осуществления конструкции двигателя согласно настоящему изобретению - с непосредственным втеканием, в форме дизельного гибридного устройства с двумя форсунками для меньшего цилиндра, на фиг. 18a, 18b, 18c и 18d представлены виды, подобные видам на фиг. 7a по 7d, для двигателя согласно фиг. 17; на фиг. 19 представлен вид, подобный виду на фиг. 5, показывающий седьмой вариант осуществления конструкции двигателя согласно настоящему изобретению в форме дизельного гибридного устройства с одной форсункой для меньшего цилиндра; на фиг. 20a, 20b, 20c и 20d представлены виды, подобные видам на фиг. 7a по 7d для двигателя согласно фиг. 19; на фиг. 21 представлен вид модифицированной формы двигателя согласно фиг. 11 в начале хода выпуска большего поршня, которая пригодна для применения с бензиновым топливом, используя воспламенение от сжатия, инициируемое искрой; на фиг. 22 представлен вид, подобный виду на фиг. 9, иллюстрирующий возможные положения форсунок; на фиг. 23 представлен вид, модифицированной формы двигателя согласно фиг. 5 для работы в гибридном режиме бензинового двигателя с электрозажиганием; на фиг. 24a, 24b, 24c и 24d представлены виды, подобные видам на фиг. с 7a по 7d, двигателя согласно фиг. 23, действующего с продленным ходом всасывания меньшего поршня и с непосредственным втеканием; на фиг. 25a, 25b, 25c и 25d представлены виды, подобные видам на фиг. с 7a по 7d, для двигателя согласно фиг. 23, действующего в чистом режиме бензинового двигателя с электрозажиганием, причем с неподвижным меньшим поршнем; на фиг. 26 представлено неполное сечение двойного кулачкового механизма, который может быть применен для перемещения меньшего поршня двигателя при относительно больших ходах с использованием относительно малых подъемов кулачков.
|
|
|
|
|
|
Подробное описание чертежей.
Двигатель Мерритта может быть сконструирован по трем схемам, подобным дизельному двигателю.
1. Двигатель Мерритта с непосредственным втеканием.
2. Двигатель Мерритта с непрямым втеканием.
3. Двигатель Мерритта с промежуточным втеканием, или с закупориваемым поршнем непрямым втеканием.
В двигателе Мерритта с непосредственным втеканием, таком, который показан на фиг. 5 и 6, отверстие между большим цилиндром 12 и пространством сгорания 20 является наибольшим и может представлять собой полную расточку меньшего цилиндра 14.
В двигателе Мерритта с непрямым втеканием, например, таком, который показан на фиг. 11, отверстие 2161 может быть выполнено относительно небольшим, чтобы способствовать приемлемому вихревому движению воздуха, подаваемого к камере сгорания в течение хода сжатия большего поршня, а также сильной струе горячих газов в течение ранней стадии рабочего хода, причем способом, который подобен способу дизельного двигателя с непрямым впрыском.
В двигателе Мерритта с промежуточным втеканием или закупориваемым поршнем непрямым втеканием, пример которого показан на фиг. 12, больший поршень снабжен выступом 116, который частично закупоривает отверстие в течение последней стадии хода и ранней стадии рабочего хода.
Двигатель Мерритта с непосредственным втеканием, выполненный согласно фиг. с 5 по 7, имеет больший цилиндров 12 и меньший цилиндр 14, который является осевым продолжением большего цилиндра. Меньший поршень 18 может перемещаться в меньшем цилиндре 14 и имеет головку 35 в цилиндрический приводной шток 234. Больший поршень 16 может перемещаться в большем цилиндре 12, при этом он имеет головку 36 и уплотнен обычным образом с помощью поршневых колец. Два поршня перемещаются посредством отдельных механизмов, которые могут приводиться в движение или связываются совместно друг с другом, либо управляются так, чтобы действовать совместно посредством надлежащего механизма C. Например, больший поршень может перемещаться посредством устройства, состоящего из коленчатого вала и шатуна, а меньший поршень посредством кулачка 500, прикрепленного к кулачковому валу 600. Величина хода двух поршней может быть разной. Предпочтительно, чтобы больший поршень имел больший ход.
|
|
|
Меньший поршень 18 делит второй цилиндр 14 на первый объем 15a за головкой 35 меньшего поршня, содержащий приводной шток 234, и второй объем 15b, расположенный между двумя поршнями (фиг. 7a). Очевидно, что при движении поршня 18 эти объемы изменятся.
Рабочий объем меньшего цилиндра представляет собой пространство, ограниченное стенкой 14a цилиндра, задней поверхностью головки 35 меньшего поршня 18 и поверхностью штока 234 меньшего поршня 18. Это наилучшим образом видно на фиг. 5, где рабочий объем меньшего цилиндра имеет максимальное значение, когда меньший поршень находится во внешней мертвой точке. На фиг. 6 показан двигатель вблизи от конца хода сжатия, когда больший поршень и меньший поршень приближаются к их внутренним мертвым точкам. Теперь пространство, ограниченное стенкой 14a, становится пространством сгорания 20.
Головка 35 меньшего поршня 18 имеет кромку 37, толщина которой в осевом направлении значительно меньше хода поршня 18. Головка 35 показана с имеющейся у нее цилиндрической периферийной кромкой 37, которая слегка отстоит от стенки 14a меньшего цилиндра для формирования кольцевого зазора 128. Как видно на чертеже, верхний конец меньшего цилиндра 14 образован с периферийными канавками 39, хотя они и не обязательны, которые обеспечивают перепускной путь для содействия втеканию, что описано ниже, а также обеспечивают пространство сжатия в меньшем цилиндре.
На фиг. 5 и 6 головка 35 меньшего поршня 18 показана в упрощенной форме. Она может быть сконструирована разной по форме и некоторые из этих форм описаны ниже.
Меньший поршень 18 направляется и скользит в расточке 511 головки цилиндра двигателя. Расточка создает небольшой зазор вокруг штока 234 для обеспечения возможности его свободного движения, а также для обеспечения уплотнения с целью предотвращения чрезмерных утечек газа. Для уплотнения штока 234 и уменьшения дополнительных утечек газа могут быть последовательно расположены одно или больше уплотняющие кольца 510. Меньший поршень перемещается по действием кулачка 500, скорость вращения которого составляет половину скорости коленчатого вала. Пружина 501 содействует тому, чтобы поршень 18 оставался в контакте с кулачком. Кулачок 500 синхронизирован с механизмом коленчатого вала большого поршня 16 для гарантии того, что когда поршень 16 достигает своей внутренней мертвой точки в конце хода сжатия (фиг. 6), меньший поршень 18 также приходит во внутреннюю мертвую точку, как это и показано. При нахождении во внутренней мертвой точке нижняя поверхность головки 35 меньшего поршня 18 может уплотняться относительно уплотняющей поверхности 515, с тем чтобы фактически предотвратить утечки газа через расточку 511 вокруг штока 234.
Профиль кулачка 500 обеспечивает продленный ход всасывания меньшего поршня.
Движение меньшего поршня отличается от движения большего поршня не только по длине хода. Например, ход всасывания меньшего поршня может выполняться на протяжении хода выпуска, а также хода всасывания большего поршня. Кроме того, нет необходимости в том, чтобы начало и/или конец ходов двух поршней происходили в один и тот же момент.
Очевидно, что механизм, приводящий в движение меньший поршень, может отличаться от показанного кулачкового вала. Например, он может представлять собой коромысло, приводимое в действие кулачком, или стержень, приводимый в действие двумя кулачками, как показано на фиг. 26. Как вариант, он может быть выполнен посредством использования гидравлических или пневматических приводных систем, которые управляются сигналами от коленчатого вала большего поршня. При неисправностях такого управления неправильное движение меньшего поршня не может повредить больший поршень посредством нежелательного контакта.
Топливо в жидком виде подается в меньший цилиндр 14 посредством клапана для ввода топлива, например форсунки 34, в течение хода всасывания и/или хода сжатия меньшего поршня. Поэтому форсунка может быть сконструирована для подачи под относительно низким давлением и может обладать преимуществом, заключающимся в защите, обеспечиваемой головкой 35 меньшего поршня при уплотнении о поверхность 515 в течение периода сгорания или рабочего хода большего поршня. Жидкое топливо может быть распылено в некотором количестве воздуха.
Топливо в газообразном виде также может быть подано к цилиндру 14 через небольшой клапанный механизм (на чертежах не показан), который может быть приведен в действие механически или электрически и может подавать топливо, перемешанное с некоторым количеством воздуха.
В качестве альтернативы форсунке может быть использовано движение меньшего поршня 18 для нагнетания топлива через шток 234 и его впрыскивание в цилиндр 14 через отверстие в нижней поверхности головки 35 или вблизи от этой поверхности При таком устройстве (на чертежах не показано) форсунка 34 и ее топливный насос могут быть встроены в конструкцию меньшего поршня.
Больший цилиндр имеет выпускной клапан 26 и впускной патрубок 25, образованный с впускным клапаном 24 для подвода фактически незадросселированного воздуха в больший цилиндр 12.
Пространство сгорания может быть обеспечено свечой зажигания 52, с тем чтобы позволить ему работать по принципу бензинового двигателя с элеткрозажиганием. В таком случае степень сжатия двигателя может быть понижена, поскольку воспламенение богатой смеси (содержащей испаренное топливо) после того как она втекает через канавку 39 и зазор 128 в конце хода сжатия, первоначально вызывается искрой, возникающей несколько раньше момента, представленного на фиг. 6. После возникновения искры первоначальное сгорание повышает температуру и давление газов в пространстве сгорания 20, так что остальное топливо, которое продолжает втекать через зазор 128 и канавку 39, теперь загорается посредством воспламенения от сжатия.
Объем 20 пространства сгорания, показанного на фиг. 6, предпочтительно заключен внутри пространства, созданного для цилиндра 14 в головке цилиндра, но может быть продлен в больший цилиндр 12, например, в углубление 117, показанное пунктирной линией в головке большего поршня 16. Как вариант, пространство сгорания 20 может быть уменьшено посредством использования выступа 116, также показанного пунктирной линией на головке 36 большего поршня 16.
Каждый из поршней 16 и 18, либо они оба, могут иметь выступы или углубления например 116 или 117, которые могут содействовать направлению движения газа в пространстве сгорания, а также позволять регулировать объем пространства сгорания для обеспечения в двигателе желаемой степени сжатия. Если объем, выбранный для меньшего цилиндра 14, недостаточен для получения объема сжатия, требуемого в пространстве сгорания при заданной степени сжатия, дополнительный объем сжатия для сгорания может быть обеспечен или посредством полости 117 в головке большего поршня, или посредством углубления в головке цилиндра, которое может быть объединено с полостями для клапанных седел.
Объем меньшего цилиндра 14 может быть меньше или больше объема пространства сгорания 20. Двигатель Мерритта в его чистом виде требует, что все топливо, поступающее к двигателю, должно передаваться к меньшему цилиндру 14, причем такое устройство может выгодно отличаться от большего рабочего объема для меньшего цилиндра или большего отношения E рабочих объемов. В двигателе Мерритта гибридной формы могут использоваться меньшие значения E. Например, меньший цилиндр может быть выполнен более миниатюрным для захождения в него лишь незначительной части топлива, подаваемого к двигателю. Остальная часть топлива может быть подана либо непосредственно в пространство сгорания, как в случае гибридного режима работы двигателя Меррита/дизельного двигателя, либо во впускной патрубок 25 большего цилиндра, как в случае гибридного режима работы двигателя Мерритта/бензинового двигателя с электрозажиганием. В этом случае меньший цилиндр обеспечивает усилитель зажигания, который может значительно повысить энергию, допустимую для зажигания основного топливного заряда. Такие случаи применения могут улучшить процесс сгорания в дизельных двигателях или обеспечить воспламенение бедных, предварительно перемешанных смесей топлива и воздуха в бензиновых двигателях с электрозажиганием.
Кулачковый профиль 500 перемещает меньший поршень 18 из внутренней мертвой точки к внешней мертвой точке при повороте кулачка на 180o или повороте кривошипа на 360o. Этим обеспечивается продленный ход всасывания меньшего поршня, который происходит совместно с ходом выпуска и ходом всасывания большего поршня 16. Ход сжатия меньшего поршня может происходить при 90o поворота кулачка, а в течение последних 90o поворота кулачка меньший поршень остается во внутренней мертвой точке.
На фиг. с 7a по 7d схематически показана работа двигателя согласно фигурам с 5 по 7 в чистом режиме Мерритта при четырехтактном цикле. На фиг. с 7a по 7d представлены ход всасывания, ход сжатия, рабочий ход и ход выпуска большего поршня 16. На фиг. 7d и 7a представлен ход всасывания меньшего поршня 18, на фиг. 7b представлено начало хода сжатия обоих поршней, а на фиг. 7c представлен стационарный период или период остановки меньшего поршня.
Синхронизирующее устройство, представленное на фиг. с 7a по 7d, позволяет меньшему поршню 18 начать ход всасывания - перемещение из внутренней мертвой точки, когда больший поршень 16 начинает свой ход выпуска посредством перемещения из внешней мертвой точки (фиг. 7d). В этом случае скорость меньшего поршня 18 понижается по сравнению с большим поршнем 16, так что он достигает примерно лишь половины хода всасывания в тот момент, когда больший поршень 16 достигает внутренней мертвой точки в конце хода выпуска (фиг. 7a). Затем меньший поршень 18 продолжает ход всасывания, удаляясь от внутренней мертвой точки, при этом больший поршень 16' также перемещается от его внутренней мертвой точки в течение хода всасывание. После ходов всасывания как больший поршень 16, так и меньший поршень 18 могут примерно в одной время начать ход сжатия (фиг. 7b). Наконец, меньший поршень 18 остается стационарным в его внутренней мертвой точке, когда больший поршень выполняет рабочий ход (фиг. 7c). При таком устройстве первая часть хода всасывания меньшего поршня происходит в течение хода выпуска большего поршня, а вторая часть в течение хода всасывания большего поршня.
Важное преимущество такого устройства заключается в придании кулачковому валу длинной дуги для подъема, которая может доходить до 180 градусов. Этим обеспечивается возможность использования относительно больших подъемов кулачков без чрезмерных механических напряжений. Основная выгода повышения продолжительности хода всасывания меньшего поршня 18 заключается в обеспечении дополнительного времени для испарения топлива в первом объеме меньшего цилиндра.
Форсунка 34 может начать подачу топлива в начале хода всасывания меньшего поршня 18 (фиг. 7d), при этом подача может продолжаться в течение всего его хода всасывания и даже в течение его хода сжатия. Предпочтительно, чтобы впрыск топлива происходил по возможности раньше - в начале хода всасывания меньшего поршня, чтобы увеличить до максимума период времени, допускаемый для испарения жидкого топлива внутри меньшего цилиндра 14. В течение ранней части хода всасывания меньшего поршня выхлопные газы в большем цилиндре 12 поступают в первый объем 15a через зазор 128 вокруг головки меньшего поршня. Горячие газы способствуют испарению топлива, впрыскиваемого форсункой 34.
Меньший цилиндр 14 не обеспечен впускным или выпускным клапанами и в течение последней части хода всасывания меньшего поршня 18 свежий воздух в большем цилиндре течет через зазор 128, чтобы перемешиваться с содержимым меньшего цилиндра. Нижняя канавка 391 (фиг. 14), выполнение которой необязательно, может быть использована для увеличения количества воздуха, перемещаемого в меньший цилиндр посредством увеличения периферийного зазора вокруг головки 35 меньшего поршня, когда поршень достигает конца хода всасывания в его внешней мертвой точке. В одном из возможных устройств, пригодных для варианта с непосредственным втеканием или с промежуточным втеканием, головка меньшего поршня 35 может выходить из расточки меньшего цилиндра 14 в конце хода всасывания для содействия дополнительному всасыванию воздуха из большего цилиндра в меньший цилиндр.
Размер зазора 128 может быть выбран сознательно, с тем чтобы ограничить давление в меньшем цилиндре до величины, которая ниже давления в большом цилиндре в течение хода всасывания меньшего поршня. Зазор может быть выбран так, чтобы он соответствовал скоростному диапазону двигателя, используемому топливу, соотношению E рабочих объемов и другим параметрам. В том случае, когда используется верхняя канавка 39, зазор может быть весьма малым, приближаясь почти к зазору скользящего контакта, с тем чтобы предотвратить втекание до тех пор, пока край поршня 18 не достигнет канавки 39. Канавка 39 может и не выполняться, однако в этом случае зазор 128 должен быть выполнен достаточно большим, с тем чтобы обеспечить течение топлива через зазор в пространство сгорания 20 при втекании.
Когда размер первого объема 15a цилиндра 14 увеличивается в течение хода всасывания, перемещение газов в первый объем цилиндра 14 из цилиндра 12 осуществляется за счет увеличения давления в цилиндре 14 благодаря испарению топлива.
Как только первый объем цилиндра 14 начинает уменьшаться в течение хода сжатия (фиг. 7b), разделение сохраняется вплоть до конца хода сжатия меньшего поршня 18.
Когда разделение, наконец, заканчивается, смесь газов внутри первого объема 15a меньшего цилиндра 14 принудительно подается в пространство сгорания 20 в процессе втекания. Смесь содержит испаренное топливо, некоторое количество воздуха и некоторое количество выхлопных газов, а возможно и некоторое количество топлива все еще в жидком виде, но с недостаточным количеством кислорода, чтобы содействовать сжиганию посредством воспламенения от сжатия.
В течение этого процесса втекания нижняя сторона головки меньшего поршня быстро перемещается к концевой поверхности меньшего цилиндра 14. Это более четко показано на фиг. 9 и 10. На фиг. 9 представлен меньший поршень в его предпочтительной форме вблизи от конца хода сжатия как раз непосредственно перед началом втекания. В этот момент разделение все еще преобладает и, как показано, воздух перемещается из пространства сгорания 20 в первый объем 15a через зазор 128.
На фиг. 10 край 37 головки 35 поршня имеет непокрытую канавку 39 и посредством резкого удаления объема сжатия из меньшего цилиндра 14 и одновременного увеличения зазора 128 содержимое первого объема втекает в пространство сгорания 20, как показано стрелками. Профиль кулачка 500 может быть спроектирован таким образом, чтобы обеспечить возможность достижения меньшим поршнем 18 своего седла 515 с некоторой скоростью. При этом газы втекают с ощутимым усилием. Втекающая смесь топлива и воздуха может быть направлена в пространство сгорания определенным образом посредством формы канавки, причем очевидно, что возможны некоторые изменения этой формы. Один из вариантов показан на фиг. 22, где как профилю канавки, так и профилю головки 35 меньшего поршня придана такая форма, чтобы обеспечить расходящийся канал для втекания смеси топлива и воздуха, как показано стрелками на фиг. 22.
Топливо, поступающее в пространство сгорания, смешивается с дополнительным кислородом и воспламеняется либо посредством воспламенения от сжатия, либо посредством искрового зажигания с использованием свечи зажигания 52. Однако все топливо не будет полностью сожжено до тех пор, пока не завершается процесс втекания и меньший поршень не сядет на седло 515, как показано на фиг. 22.
Какие-либо утечки газа через уплотнение 510 штока в течение хода сжатия или периода втекания могут быть собраны в небольшом коллекторе 5100 (фиг. 9 и 10), из которого они могут быть поданы по каналу 5101 к патрубку 25 для впуска воздуха большего цилиндра 12.
В течение рабочего хода большего поршня 16 меньший поршень находится в остановленном состоянии и, таким образом, защищает уплотнение 510 штока и форсунку 34 от высокого давления и высоких температур. В течение периода сгорания головка 35 меньшего поршня нагревается и, таким образом, способствует испарению топлива при последующем цикле двигателя.
Остановка меньшего поршня в течение большей части периода сгорания и в течение рабочего хода. Это способствует улучшению процесса сгорания.
Фаза выпуска (фиг. 7d) большего поршня 16 совпадает с началом хода всасывания меньшего поршня 18, причем впрыскивание топлива в первый объем может быть начато в течение этого хода.
Начало и конец перемещений меньшего поршня 18 между внутренней и внешней мертвыми точками может, либо не может точно совпадать по времени с началом и окончанием перемещений большего поршня 16 между его внутренней и внешней мертвыми точками. Желательно установить по времени момент втекания, когда меньший поршень 18 приближается к его внутренней мертвой точке или как раз начинает открывать канавку 39, если это можно обеспечить, с тем чтобы способствовать установке момента зажигания в оптимальном положении кривошипа, когда больший поршень 16 приближается к внутренней мертвой точке. Воспламенение может быть начато в результате искры, создаваемой свечей 52, либо воспламенением от сжатия, если сочетание используемого топлива и степени сжатия двигателя выбираются таким образом, чтобы обеспечить воспламенение от сжатия.
Ход меньшего поршня 18 меньше хода большего поршня 16, а предпочтительно значительно меньше.
Во втором приемлемом синхронизирующем устройстве используется кулачок 506 согласно фиг. 25. Ходы всасывания малого и большого поршней начинаются приблизительно при одном угловом положении кривошипа, при этом ходы сжатия обоих поршней заканчиваются также при одном и том же угловом положении кривошипа. После этого больший поршень 14 продолжает работу выполнением рабочего хода, сопровождаемого ходом выпуска, в то время как меньший поршень 18 остается стационарным в течение обоих ходов, находясь в положении внутренней мертвой точки, достигнутом в конце хода сжатия. Возможны и иные устройства синхронизации перемещения поршней.
|
|
|
