[go: up one dir, main page]

RU2189468C2 - Improved internal combustion engine and its working cycle - Google Patents

Improved internal combustion engine and its working cycle Download PDF

Info

Publication number
RU2189468C2
RU2189468C2 RU99115865/06A RU99115865A RU2189468C2 RU 2189468 C2 RU2189468 C2 RU 2189468C2 RU 99115865/06 A RU99115865/06 A RU 99115865/06A RU 99115865 A RU99115865 A RU 99115865A RU 2189468 C2 RU2189468 C2 RU 2189468C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
charge
cylinder
engine
valve
Prior art date
Application number
RU99115865/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99115865A (en
Inventor
Клайд К. БРАЙАНТ
Original Assignee
Клайд К. БРАЙАНТ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Клайд К. БРАЙАНТ filed Critical Клайд К. БРАЙАНТ
Publication of RU99115865A publication Critical patent/RU99115865A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2189468C2 publication Critical patent/RU2189468C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: invention relates to method of execution of mechanical work at combustion of gases in internal combustion engine and piston engines with crank gear used to implement the method. Said method, according to preferable versions, includes building of air charge, control of temperature, density and pressure of air charge, transfer of air charge into engine power cylinder, whose weight and density are chosen from range of weight and density values of atmosphere to values exceeding atmospheric values, compression of air charge so that effective compression ratio is less than normal one, forming of fuel mixture from preset amount of charge air and fuel and creation of conditions for ignition of said mixture in power cylinder, and provision of possibility of expansion of gaseous combustion products which act onto piston of power cylinder. Degree of expansion in power cylinder considerably exceeds effective compression ratio in engine power cylinders. EFFECT: increased degree of expansion as compared with compression ratio, reduced consumption of fuel and increased power output. 14 cl, 36 dwg

Description

Изобретение относится к способу получения механической работы при сгорании газа в двигателе внутреннего сгорания посредством нового термодинамического рабочего цикла, а также к поршневым двигателям внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом для осуществления указанного способа. The invention relates to a method for producing mechanical work during gas combustion in an internal combustion engine by means of a new thermodynamic duty cycle, as well as to reciprocating internal combustion engines with a crank mechanism for implementing this method.

Предпосылки изобретения
Как известно, при повышении степени расширения двигателя внутреннего сгорания увеличивается количество энергии, получаемое при сгорании газов и преобразуемое в кинетическую энергию, и возрастает термодинамическая эффективность двигателя. Известно также, что повышение плотности заряда воздуха вызывает дополнительное улучшение термодинамики, что увеличивает вырабатываемую энергию при экономии топлива. Таким образом, для получения эффективного двигателя необходимо достижение следующих целей: обеспечение значительной плотности заряда, инициирование сгорания при максимальной плотности заряда и осуществление расширения давящих на поршень газов на максимально протяженном участке.
BACKGROUND OF THE INVENTION
As you know, with an increase in the degree of expansion of the internal combustion engine, the amount of energy obtained during the combustion of gases and converted into kinetic energy increases, and the thermodynamic efficiency of the engine increases. It is also known that increasing the charge density of the air causes an additional improvement in thermodynamics, which increases the generated energy while saving fuel. Thus, in order to obtain an efficient engine, it is necessary to achieve the following goals: ensuring a significant charge density, initiating combustion at maximum charge density and expanding the gases that press on the piston over the longest possible section.

В известных двигателях степень сжатия равна степени расширения, причем в двигателях с зажиганием от искры степень сжатия ограничена октановым числом применяемого топлива. Однако ввиду того, что в таких двигателях расширение выхлопного газа может происходить только до величины, равной степени сжатия данного двигателя, выхлопной газ, сбрасываемый в атмосферу при открытии выпускного клапана в цилиндре сгорания, как правило еще обладает значительной температурой и давлением, что приводит к потерям энергии и чрезмерно большим загрязняющим выбросам. In known engines, the compression ratio is equal to the expansion ratio, and in engines with spark ignition, the compression ratio is limited by the octane number of the fuel used. However, due to the fact that in such engines the expansion of the exhaust gas can only occur up to a value equal to the degree of compression of this engine, the exhaust gas discharged into the atmosphere when the exhaust valve is opened in the combustion cylinder, as a rule, still has significant temperature and pressure, which leads to losses energy and excessively large polluting emissions.

Известны решения, направленные на понижение степени сжатия и удлинение процесса расширения в двигателях внутреннего сгорания для повышения их термодинамической эффективности. Наиболее заметным из них является двигатель, работающий по циклу Миллера, разработанный в 1947 году. Known solutions aimed at lowering the compression ratio and lengthening the expansion process in internal combustion engines to increase their thermodynamic efficiency. The most notable of these is the Miller cycle engine, developed in 1947.

В отличие от известного четырехтактного двигателя, в котором в каждом конкретном цикле сгорания степень сжатия равна степени расширения, в двигателе, работающем по циклу Миллера, это равенство преднамеренно нарушено. В цикле Миллера для подачи заряда воздуха применяют дополнительный компрессор, поступление заряда происходит при ходе впуска поршня, а последующее закрытие впускного клапана происходит прежде чем поршень достигает конца хода впуска. От этой точки происходит расширение газов в цилиндре до максимального объема цилиндра, после чего осуществляется их сжатие от той же точки, что и в нормальном цикле. В этом случае степень сжатия задана объемом цилиндра в точке, в которой происходит закрытие впускного клапана, поделенным на объем камеры сгорания. При ходе сжатия фактическое сжатие не происходит до тех пор, пока поршень не достигнет точки, в которой во время хода впуска закрывается впускной клапан, благодаря чему степень сжатия оказывается ниже нормы. Степень расширения рассчитывают путем деления рабочего объема цилиндра на объем камеры сгорания. В результате получают более полное расширение, так как в таком двигателе степень расширения превышает степень сжатия. In contrast to the well-known four-stroke engine, in which the compression ratio in each specific combustion cycle is equal to the expansion ratio, in an engine operating according to the Miller cycle, this equality is intentionally violated. In the Miller cycle, an additional compressor is used to supply air charge, the charge arrives during the piston inlet stroke, and the subsequent closing of the intake valve occurs before the piston reaches the end of the intake stroke. From this point, the gases in the cylinder expand to the maximum volume of the cylinder, after which they are compressed from the same point as in the normal cycle. In this case, the compression ratio is set by the volume of the cylinder at the point at which the intake valve closes, divided by the volume of the combustion chamber. During the compression stroke, actual compression does not occur until the piston reaches the point at which the intake valve closes during the intake stroke, so that the compression ratio is below normal. The expansion ratio is calculated by dividing the working volume of the cylinder by the volume of the combustion chamber. The result is a more complete expansion, since in such an engine the expansion ratio exceeds the compression ratio.

Снижение степени сжатия в двухтактном двигателе, работающем по циклу Миллера, осуществляется благодаря удержанию выпускного клапана открытым приблизительно на протяжении первых 20% хода сжатия. Возможно, в этом случае степень расширения все же ниже, чем степень сжатия, ввиду того, что в известных двухтактных двигателях степень расширения никогда не достигает величины степени сжатия. The reduction in compression ratio in a two-stroke engine running on the Miller cycle is achieved by keeping the exhaust valve open for approximately the first 20% of the compression stroke. Perhaps, in this case, the expansion ratio is still lower than the compression ratio, since in the known two-stroke engines the expansion ratio never reaches the compression ratio.

Преимуществом этого цикла является возможность достижения более высокого кпд, чем в том случае, когда степень расширения равна степени сжатия. Недостатком цикла Миллера является более низкое среднее эффективное давление по сравнению с известными устройствами, имеющими такое же максимальное давление, при отсутствии существенного улучшения параметров выбросов. The advantage of this cycle is the ability to achieve higher efficiency than when the expansion ratio is equal to the compression ratio. The disadvantage of the Miller cycle is a lower average effective pressure compared to known devices having the same maximum pressure, in the absence of a significant improvement in emission parameters.

Применение цикла Миллера целесообразно в двигателях, редко работающих при пониженной нагрузке, так как в этом случае среднее давление в цилиндре во время хода расширения стремится к достижению величины среднего давления трения или даже еще меньшей величины. При таких условиях участок более полного расширения цикла может в конечном счете вызвать потери, а не повышение кпд. The use of the Miller cycle is advisable in engines rarely operating at reduced load, since in this case the average pressure in the cylinder during the expansion course tends to achieve the average friction pressure or even lower value. Under such conditions, a section of a more complete extension of the cycle may ultimately cause losses rather than increased efficiency.

Такой тип двигателя может с успехом применяться в тех случаях, когда максимальное давление цилиндра ограничено детонацией или прочностными соображениями и когда считается допустимым получение максимально возможной топливной экономичности ценой снижения удельной мощности. Такой цикл пригоден только для двигателей, работающих большую часть времени в условиях высокой механической эффективности или иными словами при сравнительно малых скоростях поршня и практически при полной нагрузке. This type of engine can be successfully used in cases where the maximum pressure of the cylinder is limited by detonation or strength considerations and when it is considered acceptable to obtain the maximum possible fuel economy at the cost of reducing specific power. Such a cycle is suitable only for engines operating most of the time under conditions of high mechanical efficiency or, in other words, at relatively low piston speeds and almost at full load.

В патенте США 4730457, кл. F 02 В 37/04, 15.03.1988 г., описан двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, впускное окно, осуществляющее связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск воздуха из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; два компрессора, установленные между источником воздуха и впускным окном и сообщающиеся с ними; по меньшей мере один охладитель воздуха; сеть подвода воздуха, содержащую трубопровод, взаимосвязывающий источник воздуха, компрессор, второй компрессор, охладитель воздуха и впускное окно. US Pat. No. 4,730,457, cl. F 02 In 37/04, 03/15/1988, an internal combustion engine is described comprising a cylinder block in which there is at least one cylinder, an inlet window communicating between the cylinder and the air source, and an outlet window through which the exhaust air from the cylinder; a piston mounted in the cylinder with the ability to move; an inlet valve selectively closing the inlet window; an outlet valve selectively closing the outlet port; two compressors installed between the air source and the inlet window and communicating with them; at least one air cooler; an air supply network comprising a pipeline, an interconnecting air source, a compressor, a second compressor, an air cooler and an inlet window.

В авторском свидетельстве СССР 248375, кл. F 01 В 23/08, F 02 B 37/00, F 02 D 33/02, 10.07.1969 г., описан двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, два впускных окна силового цилиндра, осуществляющие связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск выхлопных газов из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий каждое впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; компрессор, установленный между источником воздуха и по меньшей мере одним впускным окном силового цилиндра и сообщающийся с ними посредством трубопровода; по меньшей мере один охладитель воздуха, установленный между компрессором и впускным окном и находящийся во взаимосвязи с ними; средства выборочного регулирования работы впускных клапанов, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: турбулентность, плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре. In the copyright certificate of the USSR 248375, cl. F 01 B 23/08, F 02 B 37/00, F 02 D 33/02, 07/10/1969, describes an internal combustion engine comprising a crankshaft, a cylinder block in which there are at least one cylinder, two inlet windows of the power cylinder, which provide communication between the cylinder and the air source, and an exhaust window through which exhaust gases from the cylinder discharge; a piston mounted in the cylinder with the ability to move; an inlet valve selectively closing each inlet window; an outlet valve selectively closing the outlet port; a compressor installed between the air source and at least one inlet window of the power cylinder and communicating with them through the pipeline; at least one air cooler installed between the compressor and the inlet window and in relationship with them; means for selectively controlling the operation of the intake valves, as well as selectively controlling the parameters of the air charge selected from at least one of the following parameters: turbulence, density, pressure, temperature, and also the average and maximum pressure in the cylinder.

Недостаток указанного двигателя заключается в том, что температура заряда воздуха при ходе сжатия поршня достигает больших величин, что при высоких нагрузках может привести к перегреву двигателя и, как следствие, к уменьшению срока его службы. The disadvantage of this engine is that the temperature of the air charge during compression of the piston reaches large values, which at high loads can lead to overheating of the engine and, as a result, to a decrease in its service life.

В указанном авторском свидетельстве описан также способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий создание заряда воздуха, регулирование температуры, плотности и давления заряда воздуха, передачу заряда воздуха в силовой цилиндр двигателя, сжатие заряда воздуха, образование горючей смеси из заданного количества зарядного воздуха и топлива, создание условий для воспламенения этой смеси в силовом цилиндре и обеспечение возможности расширения газообразных продуктов сгорания с воздействием на поршень, действующий в силовом цилиндре. The specified copyright certificate also describes a method of operating an internal combustion engine, including creating an air charge, regulating the temperature, density and pressure of an air charge, transferring an air charge to an engine cylinder, compressing an air charge, forming a combustible mixture from a given amount of charging air and fuel, creating conditions for igniting this mixture in the power cylinder and providing the possibility of expansion of gaseous products of combustion with action on the piston acting in the power cylinder HDPE.

Недостаток указанного способа заключается в том, что температура заряда воздуха при его сжатии в цилиндре двигателя достигает больших величин, что при высоких нагрузках может привести к перегреву двигателя и, как следствие, к уменьшению срока его службы. The disadvantage of this method is that the temperature of the air charge when it is compressed in the engine cylinder reaches high values, which at high loads can lead to overheating of the engine and, as a result, to a decrease in its service life.

Задачей настоящего изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания, температура рабочего цикла которого позволяет предотвращать перегрев двигателя при высоких нагрузках и, как следствие, увеличить срок его службы. Задачей настоящего изобретения является также создание способа работы двигателя внутреннего сгорания, при котором температура рабочего цикла позволяет предотвращать перегрев двигателя при высоких нагрузках и, как следствие, увеличить срок его службы. The objective of the present invention is to provide an internal combustion engine, the temperature of the duty cycle of which can prevent overheating of the engine at high loads and, as a result, increase its service life. The present invention is also the creation of a method of operation of an internal combustion engine, in which the temperature of the duty cycle prevents overheating of the engine at high loads and, consequently, to increase its service life.

Краткое описание изобретения
Решение поставленной задачи обеспечено путем создания двигателя внутреннего сгорания, содержащего блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, два впускных окна силового цилиндра, осуществляющие связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск выхлопных газов из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий каждое впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; по меньшей мере один компрессор, установленный между источником воздуха и по меньшей мере одним впускным окном силового цилиндра и сообщающийся с ними посредством трубопровода; по меньшей мере один охладитель воздуха, установленный между компрессором и впускным окном и находящийся во взаимосвязи с ними; средства выборочного регулирования работы компрессора и впускных клапанов, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: турбулентность, плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре, так что по меньшей мере часть поступающего воздуха перед поступлением в цилиндр может быть выборочно сжата компрессором; и магистраль низкого давления, подводящую воздух низкого давления к впускному клапану, который перекрывает одно впускное окно и который открывается во время хода впуска поршня, и магистраль высокого давления, подводящую сжатый компрессором воздух к впускному клапану, который перекрывает второе впускное окно и который открывается после прохождения поршнем нижней мертвой точки во время хода сжатия.
SUMMARY OF THE INVENTION
The solution to this problem is provided by creating an internal combustion engine containing a cylinder block, in which there are at least one cylinder, two inlet windows of the power cylinder, which communicate between the cylinder and the air source, and an exhaust window through which exhaust gas is released from the cylinder; a piston mounted in the cylinder with the ability to move; an inlet valve selectively closing each inlet window; an outlet valve selectively closing the outlet port; at least one compressor installed between the air source and at least one inlet window of the power cylinder and communicating with them through the pipeline; at least one air cooler installed between the compressor and the inlet window and in relationship with them; means for selectively controlling the operation of the compressor and inlet valves, as well as selectively controlling air charge parameters selected from at least one of the following parameters: turbulence, density, pressure, temperature, as well as the average and maximum pressure in the cylinder, so that at least part incoming air before entering the cylinder can be selectively compressed by a compressor; and a low-pressure manifold supplying low-pressure air to the inlet valve, which closes one inlet port and which opens during the stroke of the piston inlet, and a high-pressure manifold supplying compressed air to the inlet valve, which closes the second inlet port and which opens after passage bottom dead center piston during compression stroke.

Благодаря наличию указанных магистралей в цилиндр двигателя во время хода впуска поршня вводится воздух низкого давления, а во время хода сжатия - воздух высокого давления, который имеет большую плотность и низкую отрегулированную температуру, при этом теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси. Due to the presence of these lines, low pressure air is introduced into the engine cylinder during the stroke of the piston inlet, and high pressure air, which has a high density and low regulated temperature, is introduced during the compression stroke, while the heat released by the air in the cylinder at the beginning of the compression stroke when compressed, it is absorbed by the introduced compressed chilled air charge, which has a high density and has a high heat capacity. This allows you to significantly reduce the average temperature of the working cycle and to obtain a higher than in known engines, the average effective pressure in the cylinder at the same or even lower maximum pressure in the cylinder. The specified air supply also allows you to reduce the engine's work spent on compressing the air charge during the compression stroke, to increase the turbulence of the air-fuel mixture for a more complete and clean combustion of fuel, and also to reduce the possibility of detonation of the air-fuel mixture.

В предлагаемом двигателе средства выборочного регулирования могут содержать обычное количество клапанов, стратегически расположенных в указанном трубопроводе, и известный механизм управления двигателя, управляющий работой этих клапанов, а сам двигатель может содержать второй компрессор, установленный между указанным компрессором и впускным окном, с которым сообщается указанный компрессор, и сообщающийся с ними, так что по меньшей мере часть поступающего воздуха перед впуском в цилиндр выборочно сжимается второй раз; причем средства выборочного регулирования могут содержать средства выборочного регулирования работы второго компрессора. In the proposed engine, the selective control means may comprise the usual number of valves strategically located in the indicated pipeline and the known engine control mechanism controlling the operation of these valves, and the engine itself may comprise a second compressor installed between the specified compressor and the inlet port with which the specified compressor is connected , and communicating with them, so that at least a portion of the incoming air before the intake into the cylinder is selectively compressed a second time; moreover, the means of selective regulation may contain means for selective regulation of the second compressor.

Компрессор может быть выполнен в виде поршневого компрессора, который может содержать поршень, соединенный с коленчатым валом двигателя. The compressor may be in the form of a reciprocating compressor, which may include a piston connected to the crankshaft of the engine.

Компрессор может быть также выполнен в виде ротационного компрессора. The compressor may also be in the form of a rotary compressor.

Решение поставленной задачи обеспечено также путем создания двигателя внутреннего сгорания, содержащего блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, два впускных окна, осуществляющие связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск воздуха из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий каждое впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; два компрессора, установленные между источником воздуха и одним из впускных окон и сообщающиеся с ними; по меньшей мере один охладитель воздуха; сеть подвода воздуха, содержащая трубопровод, взаимосвязывающий источник воздуха, компрессор, второй компрессор, охладитель воздуха, впускное окно и второе впускное окно; и средства выборочного регулирования работы компрессора для его работы в режиме сжатия, в котором вырабатывается заряд сжатого воздуха, или в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия; средства выборочного регулирования работы второго компрессора для его работы в режиме сжатия, в котором вырабатывается заряд сжатого воздуха, или в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия; и средства выборочного направления в первое впускное окно сжатого воздуха, а во второе впускное окно - воздуха, не подвергнутого нагнетанию. The solution to this problem is also ensured by creating an internal combustion engine containing a cylinder block, in which there are at least one cylinder, two inlet windows that communicate between the cylinder and the air source, and an exhaust window through which air is exhausted from the cylinder; a piston mounted in the cylinder with the ability to move; an inlet valve selectively closing each inlet window; an outlet valve selectively closing the outlet port; two compressors installed between the air source and one of the inlet windows and communicating with them; at least one air cooler; an air supply network comprising a pipe, an interconnecting air source, a compressor, a second compressor, an air cooler, an inlet window and a second inlet window; and means for selectively controlling the operation of the compressor to operate in a compression mode in which a compressed air charge is generated, or in a pass mode in which air is passed through the compressor without compression; means for selectively controlling the operation of the second compressor for its operation in a compression mode in which a compressed air charge is generated, or in a pass mode in which air is passed through the compressor without compression; and means of selective direction into the first inlet window of compressed air, and into the second inlet window of air not subjected to injection.

Благодаря наличию средств выборочного направления в первое впускное окно сжатого воздуха, который имеет большую плотность и низкую отрегулированную температуру, а во второе впускное окно - воздуха, не подвергнутого нагнетанию, при определенных режимах подачи воздуха в цилиндр двигателя теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси. Due to the presence of selective means in the first inlet window of compressed air, which has a high density and low regulated temperature, and in the second inlet window, air not subjected to injection, under certain modes of supplying air to the engine cylinder, the heat generated by the air in the cylinder at the beginning of the compression stroke, when it is compressed, it is absorbed by a compressed compressed air charge of high density and high heat capacity. This allows you to significantly reduce the average temperature of the working cycle and to obtain a higher than in known engines, the average effective pressure in the cylinder at the same or even lower maximum pressure in the cylinder. The specified air supply also allows you to reduce the engine's work spent on compressing the air charge during the compression stroke, to increase the turbulence of the air-fuel mixture for a more complete and clean combustion of fuel, and also to reduce the possibility of detonation of the air-fuel mixture.

Кроме того, возможность выборочного регулирования работы двух компрессоров как в режиме сжатия, в котором вырабатывается заряд сжатого воздуха, так и в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия, позволяет снизить работу, затрачиваемую двигателем на привод компрессоров в режиме низких нагрузок. In addition, the ability to selectively control the operation of two compressors both in the compression mode, in which a compressed air charge is generated, and in the pass mode, in which air is passed through the compressor without compression, reduces the work spent by the engine on the compressor drive in low load mode.

Предлагаемый двигатель может иметь средства дальнейшего увеличения турбулентности заряда, поступающего в цилиндр, и сведения к минимуму обратного тока заряда при медленном закрытии впускных клапанов, при этом средства усиления турбулентности могут быть выполнены в виде обратного клапана, расположенного между впускным клапаном и цилиндром. The proposed engine may have a means of further increasing the turbulence of the charge entering the cylinder, and minimizing the reverse charge current during slow closing of the intake valves, while the means of increasing turbulence can be made in the form of a check valve located between the inlet valve and the cylinder.

Решение поставленной задачи обеспечено также путем создания двигателя внутреннего сгорания, имеющего коленчатый вал, приводимый в движение по меньшей мере одним поршнем, совершающим по меньшей мере ход сжатия и ход расширения при содействии сгорания, происходящего в цилиндре, причем ход сжатия приводит к сжатию воздуха в цилиндре, и содержащего ступень внешнего сжатия, в которой дополнительный заряд воздуха подвергается сжатию вне цилиндра; подводящий трубопровод, связывающий ступень сжатия с цилиндром, с промежуточным охладителем, через который выборочно направляется заряд воздуха из ступени сжатия; два впускных окна силового цилиндра, каждое из которых выполнено с впускным клапаном, средства выборочного регулирования ступени внешнего сжатия и впускных клапанов, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: турбулентность, плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре, и магистраль низкого давления, подводящую воздух низкого давления к впускному клапану одного впускного окна во время хода впуска поршня, и магистраль высокого давления, подводящую сжатый компрессором воздух к впускному клапану второго впускного окна после прохождения поршнем нижней мертвой точки во время хода сжатия. The solution to this problem is also provided by creating an internal combustion engine having a crankshaft driven by at least one piston that performs at least a compression stroke and an expansion stroke with the aid of combustion occurring in the cylinder, the compression stroke leading to compression of the air in the cylinder , and containing a stage of external compression, in which an additional charge of air is compressed outside the cylinder; a supply pipe connecting the compression stage to the cylinder, with an intercooler, through which a charge of air is selectively directed from the compression stage; two inlet windows of the power cylinder, each of which is made with an inlet valve, means for selectively controlling the external compression stage and inlet valves, as well as selectively adjusting the air charge parameters selected from at least one of the following parameters: turbulence, density, pressure, temperature, as well as the average and maximum pressure in the cylinder, and the low-pressure line supplying low-pressure air to the inlet valve of one inlet window during the stroke of the piston inlet, and the line to high pressure supplying compressed air to the inlet valve of the second inlet window after the piston passes the bottom dead center during the compression stroke.

Благодаря наличию указанных магистралей в цилиндр двигателя во время хода впуска поршня вводится воздух низкого давления, а во время хода сжатия - воздух высокого давления, который имеет большую плотность и низкую отрегулированную температуру, при этом теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси. Due to the presence of these lines, low pressure air is introduced into the engine cylinder during the stroke of the piston inlet, and high pressure air, which has a high density and low regulated temperature, is introduced during the compression stroke, while the heat released by the air in the cylinder at the beginning of the compression stroke when compressed, it is absorbed by the introduced compressed chilled air charge, which has a high density and has a high heat capacity. This allows you to significantly reduce the average temperature of the working cycle and to obtain a higher than in known engines, the average effective pressure in the cylinder at the same or even lower maximum pressure in the cylinder. The specified air supply also allows you to reduce the engine's work spent on compressing the air charge during the compression stroke, to increase the turbulence of the air-fuel mixture for a more complete and clean combustion of fuel, and also to reduce the possibility of detonation of the air-fuel mixture.

Предлагаемый двигатель может дополнительно содержать второй внешний компрессор, в котором заряд воздуха подвергается сжатию вне цилиндра и направляется к окну низкого давления силового цилиндра во время хода впуска. При этом в двигателе ход сжатия приводит к сжатию воздуха в цилиндре, а средства управления плотностью, температурой, давлением и турбулентностью заряда воздуха используются для того, чтобы степень сжатия была меньше степени расширения двигателя благодаря использованию указанных средств управления, которое включает сжатие дополнительного заряда воздуха перед сжатием в цилиндре с созданием таким образом предварительно сжатого заряда воздуха, который выборочно пропускается через охлаждающее устройство перед его подачей в цилиндр и подается в него после того, как во время хода впуска в цилиндр поступил заряд воздуха низкого давления, в цилиндре сохранился заряд, уступающий нормальному по величине, и начался ход сжатия поршня, и повышение турбулентности и плотности заряда в цилиндре. The proposed engine may further comprise a second external compressor, in which the air charge is compressed outside the cylinder and directed to the low pressure window of the power cylinder during the intake stroke. In this case, the compression stroke in the engine leads to compression of the air in the cylinder, and the means for controlling the density, temperature, pressure and turbulence of the air charge are used so that the compression ratio is less than the degree of expansion of the engine due to the use of these controls, which includes compression of the additional air charge before compression in the cylinder, thereby creating a pre-compressed charge of air that is selectively passed through a cooling device before it is fed into the cylinder and it is given after a low-pressure air charge has entered the cylinder during the inlet stroke, a charge that is inferior to the normal one in the cylinder has remained, and the piston compression stroke has begun, and the turbulence and charge density in the cylinder have increased.

Решение поставленной задачи обеспечено также путем создания способа работы двигателя внутреннего сгорания, включающего создание заряда воздуха; регулирование температуры, плотности и давления заряда воздуха; передачу заряда воздуха в силовой цилиндр двигателя; при этом возможно регулирование и изменение веса и плотности заряда воздуха с получением такого заряда воздуха, вес и плотность которого выбраны в диапазоне от величин, уступающих нормальным величинам веса и плотности, до величин, превышающих эти величины; подачу в цилиндр и сохранение в нем заряда воздуха низкого давления, уступающего нормальному по величине и полученного во время впускного хода поршня; подачу в цилиндр заряда воздуха высокого давления после прохождения поршнем нижней мертвой точки; сжатие заряда воздуха, так что эффективная степень сжатия меньше нормальной; образование горючей смеси из заданного количества зарядного воздуха и топлива; создание условий для воспламенения этой смеси в силовом цилиндре; и обеспечение возможности расширения газообразных продуктов сгорания с воздействием на поршень, действующий в силовом цилиндре, причем степень расширения этих силовых цилиндров значительно превышает эффективную степень сжатия силовых цилиндров двигателя. The solution to this problem is also provided by creating a method of operation of an internal combustion engine, including the creation of an air charge; regulation of temperature, density and pressure of air charge; air charge transfer to the engine power cylinder; it is possible to regulate and change the weight and density of the charge of air to obtain such a charge of air, the weight and density of which is selected in the range from values that are inferior to normal values of weight and density, to values that exceed these values; feeding into the cylinder and preserving in it a charge of low pressure air, inferior to the normal in magnitude and obtained during the inlet stroke of the piston; supplying a high pressure air charge to the cylinder after the piston passes the bottom dead center; compression of the charge of air, so that the effective compression ratio is less than normal; the formation of a combustible mixture of a given amount of charging air and fuel; creation of conditions for ignition of this mixture in the power cylinder; and providing the possibility of expansion of the gaseous products of combustion with the action of the piston acting in the power cylinder, and the degree of expansion of these power cylinders significantly exceeds the effective compression ratio of the power cylinders of the engine.

Благодаря подаче во время хода впуска поршня в цилиндр двигателя воздуха низкого давления, а после прохождения поршнем нижней мертвой точки - воздуха высокого давления, который имеет большую плотность и низкую отрегулированную температуру, теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси. Due to the supply during the piston inlet into the cylinder of the engine of low pressure air, and after the piston passes the bottom dead center - high pressure air, which has a high density and low regulated temperature, the heat generated by the air in the cylinder at the beginning of the compression stroke compression, is absorbed by the introduced compressed chilled air charge, which has a high density and has a high heat capacity. This allows you to significantly reduce the average temperature of the working cycle and to obtain a higher than in known engines, the average effective pressure in the cylinder at the same or even lower maximum pressure in the cylinder. The specified air supply also allows you to reduce the engine's work spent on compressing the air charge during the compression stroke, to increase the turbulence of the air-fuel mixture for a more complete and clean combustion of fuel, and also to reduce the possibility of detonation of the air-fuel mixture.

Решение поставленной задачи обеспечено также путем создания двигателя внутреннего сгорания, содержащего по меньшей мере один дополнительный компрессор для сжатия заряда воздуха, имеющий выходное отверстие; промежуточный охладитель, через который выборочно направляется для охлаждения сжатый воздух; силовые цилиндры, в которых сжатый воздух в присутствии топлива воспламеняется и расширяется; поршень, действующий в каждом силовом цилиндре и присоединенный посредством соединительного звена к коленчатому валу для вращения коленчатого вала под действием возвратно-поступательного перемещения каждого поршня; передающий коллектор, который соединяет впускное отверстие для воздуха низкого давления с силовыми цилиндрами и через который воздух низкого давления передается в силовые цилиндры; передающий трубопровод, сообщающий выпускное отверстие компрессора с управляющим клапаном и промежуточным охладителем; передающий коллектор, который сообщает промежуточный охладитель с силовыми цилиндрами и через который передается сжатый воздух, предназначенный для поступления в силовые цилиндры; впускной клапан, управляющий поступлением сжатого воздуха из передающего коллектора в силовые цилиндры; выпускной клапан, управляющий выпуском выхлопных газов из силовых цилиндров; и средства выборочного регулирования работы компрессора для его работы в режиме сжатия, в котором вырабатывается сжатый заряд воздуха, или в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре после поступления в цилиндры заряда низкого давления. The solution to this problem is also provided by creating an internal combustion engine containing at least one additional compressor for compressing a charge of air, having an outlet; an intercooler through which compressed air is selectively directed for cooling; power cylinders in which compressed air ignites and expands in the presence of fuel; a piston acting in each power cylinder and connected via a connecting link to the crankshaft to rotate the crankshaft under the action of the reciprocating movement of each piston; a transmission manifold that connects the inlet for low pressure air to the power cylinders and through which the low pressure air is transmitted to the power cylinders; a transmission pipe communicating a compressor outlet with a control valve and an intercooler; a transmitting manifold that communicates with the intercooler to the power cylinders and through which compressed air is provided for entering the power cylinders; an inlet valve controlling the flow of compressed air from the transmission manifold to the power cylinders; an exhaust valve that controls the release of exhaust gases from the power cylinders; and means for selectively controlling the operation of the compressor for operating in a compression mode in which a compressed air charge is generated, or in a pass mode in which air is passed through the compressor without compression, as well as selectively controlling air charge parameters selected from at least one of the following parameters: density, pressure, temperature, as well as the average and maximum pressure in the cylinder after the low pressure charge enters the cylinders.

Благодаря наличию указанных передающих коллекторов при определенных режимах подачи воздуха в цилиндр двигателя теплота, выделяемая воздухом, находящимся в цилиндре в начале хода сжатия, при его сжатии, поглощается введенным сжатым охлажденным зарядом воздуха, имеющим большую плотность и обладающим высокой теплоемкостью. Это позволяет существенно снизить среднюю температуру рабочего цикла и получить более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. Указанная подача воздуха также позволяет уменьшить работу двигателя, затрачиваемую им на сжатие заряда воздуха во время хода сжатия, повысить турбулентность воздушно-топливной смеси для более полного и чистого сгорания топлива, а также уменьшить возможность возникновения детонации воздушно-топливной смеси. Due to the presence of these transmitting collectors under certain conditions of supplying air to the engine cylinder, the heat generated by the air in the cylinder at the beginning of the compression stroke, when compressed, is absorbed by the compressed compressed air charge, which has a high density and has high heat capacity. This allows you to significantly reduce the average temperature of the working cycle and to obtain a higher than in known engines, the average effective pressure in the cylinder at the same or even lower maximum pressure in the cylinder. The specified air supply also allows you to reduce the engine's work spent on compressing the air charge during the compression stroke, to increase the turbulence of the air-fuel mixture for a more complete and clean combustion of fuel, and also to reduce the possibility of detonation of the air-fuel mixture.

В общих чертах, настоящее изобретение предлагает систему двигателя внутреннего сгорания (включая способы и устройства) для управления плотностью, температурой, давлением и турбулентностью заряда топливной смеси для обеспечения эффективного контролирования процессов, протекающих в силовом цилиндре, для повышения экономии топлива, увеличения мощности и крутящего момента при минимизации загрязняющих выбросов. In general terms, the present invention provides an internal combustion engine system (including methods and devices) for controlling the density, temperature, pressure and turbulence of a charge of a fuel mixture to provide effective control of processes occurring in a power cylinder, to increase fuel economy, increase power and torque while minimizing polluting emissions.

В дополнение к другим преимуществам предложенный способ может обеспечить изменение средних эффективных давлений в цилиндре в диапазоне в пределах от уступающих нормальному до превышающих нормальное давление. В предпочтительных вариантах выполнения при работе двигателя среднее эффективное давление цилиндра может выборочно изменяться (и изменяется) во всем указанном диапазоне. В другом варианте выполнения, относящемся к работе двигателя с постоянной скоростью при постоянной нагрузке, среднее эффективное давление в цилиндре выбирается из указанного диапазона, а двигатель согласно изобретению выполняют таким образом, что диапазон изменения среднего эффективного давления в цилиндре ограничен и варьируется только в пределах величин, необходимых для выработки именно такой мощности, крутящего момента и скорости рабочего цикла, для получения которых разработан двигатель. In addition to other advantages, the proposed method can provide a change in the average effective pressure in the cylinder in the range from inferior to normal to above normal pressure. In preferred embodiments, when the engine is running, the average effective cylinder pressure may selectively vary (and vary) over the entire specified range. In another embodiment, relating to the operation of the engine at a constant speed under constant load, the average effective pressure in the cylinder is selected from the specified range, and the engine according to the invention is performed in such a way that the range of variation of the average effective pressure in the cylinder is limited and varies only within the range of, necessary to produce just such power, torque and speed of the duty cycle for which the engine was developed.

Впускной клапан, через который подается дополнительный заряд воздуха высокого давления с отрегулированной температурой и который может быть быстро открыт и закрыт после достижения поршнем точки, в которой происходит закрытие первого впускного клапана, предназначен для ввода заряда в такой момент времени, что степень сжатия двигателя будет меньше степени расширения, а воспламенение может начинаться при плотности заряда, близкой к максимальной. Предложенный двухтактный двигатель отличается тем, что работа впускных клапанов силовых цилиндров синхронизирована так, что заряд воздуха удерживается в переходном коллекторе и подается в силовой цилиндр на протяжении хода продувки-сжатия (второй такт) в момент времени после продувки силового цилиндра воздухом низкого давления, когда выпускной клапан закрыт. Таким образом, обеспечено превышение степени расширения силового цилиндра над степенью сжатия двигателя. Имеются средства смешивания топлива с зарядом воздуха и получения топливной смеси, а размеры камеры сгорания силовых цилиндров по отношению к рабочему объему силового цилиндра выбраны так, что воспламененная топливно-воздушная смесь может расширяться до объема, существенно превышающего заданный степенью сжатия силового цилиндра двигателя. The inlet valve, through which an additional charge of high-pressure air with a regulated temperature is supplied and which can be quickly opened and closed after the piston reaches the point at which the first inlet valve closes, is designed to charge at such a time that the compression ratio of the engine will be less degree of expansion, and ignition can begin at a charge density close to maximum. The proposed two-stroke engine is characterized in that the operation of the intake valves of the power cylinders is synchronized so that the air charge is held in the adapter manifold and is supplied to the power cylinder during the purge-compression stroke (second cycle) at the time after the power cylinder is purged with low pressure air when the exhaust valve is closed. Thus, the excess degree of expansion of the power cylinder over the compression ratio of the engine is ensured. Means of mixing fuel with an air charge and producing a fuel mixture are available, and the dimensions of the combustion chamber of the power cylinders with respect to the working volume of the power cylinder are selected so that the ignited fuel-air mixture can expand to a volume significantly exceeding the compression ratio of the engine cylinder.

Основные преимущества настоящего изобретения перед известными двигателями внутреннего сгорания заключаются в том, что в нем обеспечивается превышение степени расширения над степенью сжатия, в нем также выборочно обеспечивается более высокое, чем в известных двигателях, среднее эффективное давление в цилиндре при таком же или даже более низком максимальном давлении в цилиндре. The main advantages of the present invention over the known internal combustion engines are that it provides an increase in the degree of expansion over the compression ratio, it also selectively provides a higher than in the known engines average effective pressure in the cylinder at the same or even lower maximum pressure in the cylinder.

Приведенные выше отличия обеспечивают экономию топлива, а также повышенные мощность и крутящий момент во всем диапазоне скоростей вращения двигателя при низком уровне загрязняющих выбросов. Вследствие управления плотностью, температурой и давлением заряда возможна длительная работа двигателя при низких нагрузках без снижения топливной экономичности. Новый рабочий цикл пригоден как для двухтактных, так и четырехтактных двигателей как с зажиганием от электрической искры, так и с воспламенением от высокого давления. В двигателях с искровым зажиганием вес заряда может быть существенно увеличен, при этом отсутствуют обычные проблемы высоких максимальных температур и давлений, как правило сопровождаемые проблемами детонации при сгорании и преждевременного воспламенения. В двигателях с воспламенением от давления благодаря более тяжелому, менее нагретому заряду, обладающему повышенной турбулентностью, обеспечивается низкое максимальное давление в цилиндре при заданной степени расширения и обеспечивается возможность получения обогащенной топливной смеси с более высоким отношением количества топлива к количеству воздуха, характеризующейся пониженным дымообразованием, в результате чего повышается мощность, снижаются выбросы окислов азота и частиц сажи. Работа, затрачиваемая на сжатие, сокращается вследствие снижения передачи тепла в процессе сжатия. Срок службы двигателя увеличивается благодаря более низкой температуре рабочего цикла в целом и более низкой по сравнению с нормальной температуре выхлопа. Изобретение обеспечивает также средства регенеративного торможения для сохранения энергии для последующих рабочих циклов без совершения работы сжатия и для получения кратковременной или "взрывной" мощности, что дополнительно повышает общий кпд двигателя. The above differences provide fuel savings, as well as increased power and torque in the entire range of engine speeds with a low level of polluting emissions. Due to the control of density, temperature and charge pressure, long-term operation of the engine at low loads is possible without reducing fuel efficiency. The new duty cycle is suitable for both two-stroke and four-stroke engines both with ignition from an electric spark and with ignition from high pressure. In engines with spark ignition, the charge weight can be significantly increased, while there are no usual problems of high maximum temperatures and pressures, usually accompanied by problems of detonation during combustion and premature ignition. In engines with pressure ignition, due to a heavier, less heated charge, with increased turbulence, a low maximum pressure in the cylinder is ensured for a given degree of expansion and it is possible to obtain an enriched fuel mixture with a higher ratio of the amount of fuel to the amount of air, characterized by reduced smoke formation, in as a result of which power increases, emissions of nitrogen oxides and soot particles are reduced. The work spent on compression is reduced due to a decrease in heat transfer during compression. Engine life is extended due to a lower overall cycle temperature and lower than normal exhaust temperature. The invention also provides regenerative braking means for saving energy for subsequent operating cycles without performing compression work and for obtaining short-term or "explosive" power, which further increases the overall efficiency of the engine.

В этом кратком описании не могут быть изложены все цели, особенности и преимущества настоящего изобретения, которые, однако, следуют из приведенного ниже описания с прилагаемыми чертежами. This brief description cannot set forth all the objectives, features and advantages of the present invention, which, however, follow from the description below with the accompanying drawings.

Краткое описание чертежей
Ниже на примерах описаны варианты выполнения предлагаемых двигателей внутреннего сгорания со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет первый вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан первый способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как видно из чертежа, имеет один дополнительный компрессор, систему охлаждения и клапаны для регулирования давления, плотности и температуры заряда,
фиг. 2 изображает схематичный вид четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, аналогичного двигателю, изображенному на фиг. 1, который представляет второй вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан второй способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как видно из чертежа, имеет два компрессора, три промежуточных охладителя, четыре регулирующих клапана, парные воздухопроводы для основного и дополнительного компрессоров, парные коллекторы и средства регулирования давления, плотности и температуры зарядного воздуха,
фиг. 3 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет третий вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан третий способ работы,
фиг. 4 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет четвертый вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан четвертый способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как видно из чертежа, имеет дополнительный компрессор с двумя впускными каналами для зарядного воздуха и парными впускными воздушными магистралями, одна из которых является магистралью низкого давления, а вторая - магистралью высокого давления, и обе ведут к одному силовому цилиндру, систему охлаждения, клапаны для регулирования давления, плотности и температуры зарядного воздуха и дополнительную систему впуска атмосферного воздуха,
фиг. 4В изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) двигателя, аналогичного двигателю, изображенному на фиг.4, за исключением того, что в нем имеется только один впуск для атмосферного воздуха, подводящий к силовым цилиндрам зарядный воздух с двумя различными уровнями давления,
фиг. 4С схематично изображает систему выпуска и систему впуска воздуха двигателя со средствами повторного сжигания выхлопных газов для уменьшения загрязняющих выбросов,
фиг. 5 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки четырехтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет пятый вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан пятый способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как показано на чертеже, имеет один впуск для атмосферного воздуха, дополнительный компрессор с двумя магистралями для зарядного воздуха, одна из которых является магистралью низкого давления и имеет две дополнительных магистрали, а вторая является магистралью высокого давления, причем обе магистрали ведут к одному силовому цилиндру, клапанные средства управления и охладители воздуха для изменения плотности, давления и температуры заряда в камере сгорания двигателя,
фиг. 6 изображает частичный разрез одного силового цилиндра четырехтактного двигателя, изображенного на фиг.4, 4В, 5, 7 или 33, вблизи впускных клапанов, показывающий другой способ (применимый и для других вариантов выполнения настоящего изобретения) предотвращения обратного тока зарядного воздуха и автоматического регулирования степени сжатия заряда в цилиндре во время впуска заряда воздуха,
фиг.7 схематично изображает вид четырехтактного шестицилиндрового двигателя, который представляет еще один вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан еще один способ работы, причем на чертеже показаны три различных системы (две из них показаны штрих-пунктирными линиями) впуска основного заряда воздуха низкого давления; среди других своих составляющих этот вариант выполнения имеет три охладителя воздуха, парные коллекторы и средства регулирования температуры, плотности и давления заряда посредством блока управления двигателя и путем изменения положения клапанов,
фиг. 8 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки двухтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет первый вариант выполнения двухтактного предлагаемого двигателя и посредством которого может быть осуществлен и описан еще один способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения имеет основной и дополнительный компрессоры, систему охлаждения, трубопроводы и клапаны для регулирования плотности, температуры и давления заряда, предложенные изобретением,
фиг. 9 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки двухтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет второй вариант выполнения двухтактного предлагаемого двигателя и посредством которого может быть осуществлен и описан еще один способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как показано на чертеже, имеет один впуск для атмосферного воздуха, основной и дополнительный компрессоры с двумя впускными магистралями для зарядного воздуха, одна из которых, имеющая дополнительные магистрали, является магистралью низкого давления, а другая - магистралью высокого давления, и обе они ведут к одному силовому цилиндру, управляющие клапанные средства и охладители воздуха для изменения плотности, температуры и давления заряда в камере сгорания двигателя,
фиг.9В схематично изображает вид двухтактного шестицилиндрового двигателя, который представляет еще один вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан еще один способ работы, причем на чертеже показаны две различных системы (одна из них показана штрих-пунктирными линиями) впуска основного заряда воздуха низкого давления; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как показано на чертеже, имеет три охладителя воздуха, парные коллекторы и средства регулирования температуры, плотности и давления заряда посредством блока управления двигателя и путем изменения положения клапанов,
фиг. 10 изображает местный разрез одного силового цилиндра двухтактного двигателя, изображенного на фиг.9, вблизи впускных клапанов, показывающий другой способ (применимый и для других вариантов выполнения настоящего изобретения) предотвращения обратного тока зарядного воздуха во время впуска воздуха высокого давления в цилиндр, а также уравновешенный клапан, имеющий принудительную масляную/воздушную охлаждающую систему,
фиг. 11 изображает вид в аксонометрии (с местными сечениями) блока цилиндров и головки двухтактного шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания, который представляет третий вариант выполнения двухтактного предлагаемого двигателя и посредством которого может быть осуществлен и описан еще один способ работы; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как показано на чертеже, имеет основной и дополнительный компрессоры, охлаждающую систему, трубопроводы и клапаны для регулирования плотности, температуры и давления заряда и имеет по одному питателю для впуска воздуха для каждого силового цилиндра по меньшей мере с двумя впускными клапанами, расположенными таким образом, что каждый из них может работать с независимыми временными режимами,
фиг. 12 изображает диаграмму зависимости объема от давления, на которой представлено сравнение цикла предлагаемого двигателя с циклом высокоскоростного дизеля,
фиг. 13 изображает таблицу, показывающую улучшения, возможные в предлагаемом двигателе и относящиеся к эффективной степени сжатия, максимальным температурам и давлениям, плотности заряда и степеням расширения в сравнении с широко известным двухтактным дизелем для работы в тяжелых условиях,
фиг. 14 изображает таблицу, показывающую улучшения, возможные в предлагаемом двигателе и относящиеся к эффективной степени сжатия, максимальным температурам и давлениям, плотностям заряда и степеням расширения в сравнении с широко известным четырехтактным дизелем для работы в тяжелых условиях,
фиг.15 схематично изображает предлагаемые эксплуатационные параметры для работы двигателей, как двухтактных, так и четырехтактных, изображенных на фиг.5-7 и 9-10, при этом на чертеже показаны парные промежуточные охладители для основного компрессора, один промежуточный охладитель для вспомогательного компрессора, система регулирования и клапаны для выбора различных воздуховодов для зарядного воздуха при низкой нагрузке двигателя и две альтернативные системы подачи основного заряда воздуха низкого давления (одна из них показана штрих-пунктирными линиями),
фиг. 16 изображает предлагаемые положения клапанов для снабжения коллекторов 13 и 14 зарядом воздуха, оптимальным для работы двигателей, изображенных на фиг.5-7 и 9-10, со средней нагрузкой; для работы со средней нагрузкой клапан-заслонка 5 компрессора 2 должен быть закрыт, а перепускной воздушный клапан 6 должен быть открыт для прохождения неохлажденного заряда воздуха без его сжатия к впускному отверстию компрессора 1, где закрытый клапан-заслонка 3 и закрытый перепускной воздушный клапан 4 направляют заряд сжатого компрессором 1 воздуха, минуя промежуточные охладители, в коллекторы 13 и 14 вместе с воздухом, сжатым и нагретым компрессором 1 для работы со средней нагрузкой,
фиг.17 изображает предлагаемый сценарий для обеспечения двигателей, изображенных на фиг.5-7 и 9-10, зарядом воздуха большой плотности для работы в тяжелых условиях в режиме выработки большой выходной мощности; на фиг.17 все клапаны-заслонки 5 и 3 и все перепускные воздушные клапаны 6 и 4 показаны в полностью закрытом положении, так что работают основная и вторая ступени сжатия, а весь заряд воздуха, за исключением некоторого количества, проходящего через трубопровод 32 к впускному клапану 16-В, пропускается через промежуточные охладители 10, 11 и 12 для создания заряда воздуха очень большой плотности и передачи его к коллекторам 13 и 14 и силовым цилиндрам двигателей для их работы при большой нагрузке,
фиг. 18 схематично изображает вид любого из двигателей, изображенных на фиг. 3-11, на котором показан другой тип вспомогательного компрессора 2' и системы обеспечения средств отключения или отсоединения вспомогательного компрессора при отсутствии потребности в большом давлении заряда и его большой плотности; для вывода компрессора 2' из работы клапан-заслонку 5 закрывают, а перепускной воздушный клапан открывают, так что воздух, нагнетаемый через компрессор 2', может рециркулировать по нему без совершения работы сжатия,
фиг. 19 схематично изображает двигатели, показанные на фиг.5-7 и 9-10 и имеющие два компрессора, один промежуточный охладитель для одной ступени сжатия, парные охладители для второй ступени сжатия, парные коллекторы, четыре клапана и блок управления двигателем (БУД), а также изображает средства регулирования плотности, давления и температуры зарядного воздуха путем изменения направления и количества потока воздуха посредством различных клапанов, электронных или действующих от разряжения, и их трубопроводов,
фиг. 20 схематично изображает дополнительный привод от электродвигателя для воздушных компрессоров двигателей, изображенных на фиг.1-11,
фиг. 21 изображает схематичный поперечный разрез предкамеры, камеры сгорания, связанных с ними впускных каналов для топлива и установку клапанов, предложенных для работы на газообразном или жидком топливе, для предлагаемых двигателей или любого другого двигателя внутреннего сгорания,
фиг.22 изображает частичный разрез одного цилиндра двигателя, на котором показана другая конструкция, где на каждый оборот вала приходится два рабочих хода для двухтактного двигателя и один рабочий ход на каждый оборот вала для четырехтактного двигателя, при этом имеется коромысло, поворачивающееся на своем нижнем конце, шатун, присоединенный к середине коромысла и к коленчатому валу двигателя, причем имеются средства произвольного изменения степени сжатия двигателя,
фиг.23 изображает частичный разрез одного цилиндра двигателя и показывает другую конструкцию, в которой на каждый оборот вала приходится два рабочих хода для двухтактного двигателя и один рабочий ход на каждый оборот вала для четырехтактного двигателя, при этом коромысло, соединяющее шатун и поршень, поворачивается в точке, расположенной между поршнем и шатуном поршня, а шатун присоединен к коленчатому валу двигателя, а также переменные предпочтительные средства отбора мощности от поршня посредством обычного устройства, содержащего шток поршня, ползун и шатун,
фиг.24 изображает частичный разрез одного цилиндра двигателя, на котором показаны средства обеспечения дополнительного времени горения топлива при каждом рабочем ходе как в двухтактном, так и в четырехтактном двигателе,
фиг.25 изображает вид в аксонометрии блока цилиндров и головки двухтактного двигателя внутреннего сгорания, который представляет еще один вариант выполнения предлагаемого устройства и посредством которого может быть осуществлен и описан еще один способ; среди других своих составляющих этот вариант выполнения, как показано на чертеже, имеет продувочные окна в нижней части гильзы цилиндра, основной и дополнительный компрессоры, охлаждающую систему, клапаны и трубопроводы для регулирования давления, плотности и температуры зарядного воздуха, а также клапаны и трубопроводы для подвода продувочного воздуха в цилиндры,
фиг. 26 схематично изображает вид двигателя, аналогичного двигателю, изображенному на фиг. 25, на котором показан один промежуточный охладитель для одной дополнительной ступени сжатия, парные промежуточные охладители для основной ступени сжатия, система управления (содержащая блок управления двигателем (БУД) и клапаны) для регулирования плотности, веса, температуры и давления зарядного воздуха путем регулирования направления и количества воздушного потока, проходящего через различные клапаны, трубопроводы и дополнительный дроссель, а также два дополнительных пути подвода продувочного воздуха к продувочным окнам в нижней части цилиндров и другие пути выхода выхлопных газов из двигателя,
фиг. 27-30 схематично изображают виды двигателя, показанного на фиг.25 и 26, на которых представлены четыре различных способа эффективной продувки двигателей, причем на фиг.27 и 28 также схематично показан блок управления двигателем (БУД) и клапаны для регулирования давления, плотности и температуры зарядного и продувочного воздуха с заданием для каждого из них требуемых параметров,
фиг. 31 схематично изображает предлагаемый дополнительный привод от электродвигателя для воздушных компрессоров двигателя,
фиг. 32 схематично изображает вид двухтактного двигателя, показанного на фиг.25 и 26 и имеющего только один компрессор для подвода как зарядного, так и продувочного воздуха, на котором показана система управления и средства регулирования давления, плотности и температуры зарядного и продувочного воздуха с заданием для каждого из них требуемых параметров, а также применяемые для этого же средства направления воздуха по различным путям,
фиг. 33 схематично изображает поперечный разрез шестицилиндрового двигателя, имеющего два компрессорных цилиндра, четыре силовых цилиндра, один нагнетатель, пять регулирующих клапанов, на котором также показан блок управления двигателем (БУД) для регулирования температуры, плотности и веса заряда, причем двигатель выполнен с возможностью хранения сжатого воздуха, получаемого путем регенеративного торможения, либо отбираемого воздуха, получаемого при некоторых производственных процессах, в любом предлагаемом двигателе,
фиг. 34 схематично изображает вид любого из предлагаемых двигателей, на котором показан другой вариант выполнения, содержащий отдельный воздушный компрессор с электроприводом или, в другом случае, входной трубопровод, ведущий от источника сбрасываемого или "отбираемого" сжатого воздуха, для подачи зарядного воздуха к двигателю (или к нескольким двигателям), так что отпадает необходимость в компрессорах, приводимых в действие самим двигателем,
фиг. 35 схематично изображает вид любого из предлагаемых двигателей, на котором показан дополнительный вариант выполнения, созданный для работы с постоянной нагрузкой и постоянной скоростью вращения. Такой вариант выполнения предлагаемого двигателя содержит как основной, так и дополнительный компрессоры с дополнительными промежуточными охладителями для обеспечения двух ступеней предварительного сжатия зарядного воздуха, который на промежуточном этапе дополнительно охлаждают либо подвергают адиабатическому сжатию, и
фиг. 36 схематично изображает вид любого из предлагаемых двигателей, на котором показан двигатель, работающий с постоянной нагрузкой и с постоянной скоростью вращения в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения, в котором имеется один компрессор, с дополнительными промежуточными охладителями для создания одной ступени предварительного сжатия зарядного воздуха, который на промежуточном этапе дополнительно охлаждают либо подвергают адиабатическому сжатию.
Brief Description of the Drawings
The following examples describe embodiments of the proposed internal combustion engines with reference to the attached drawings, on which:
FIG. 1 is a perspective view (in local sections) of a cylinder block and the head of a four-stroke six-cylinder internal combustion engine, which represents a first embodiment of the apparatus of the invention and by which the first operation method can be implemented and described; among its other components, this embodiment, as can be seen from the drawing, has one additional compressor, a cooling system and valves for regulating the pressure, density and temperature of the charge,
FIG. 2 is a schematic view of a four-stroke six-cylinder internal combustion engine similar to that shown in FIG. 1, which represents a second embodiment of the apparatus of the invention and by means of which a second method of operation can be implemented and described; among its other components, this embodiment, as can be seen from the drawing, has two compressors, three intercoolers, four control valves, paired air ducts for the main and additional compressors, paired manifolds and means for regulating the pressure, density and temperature of the charging air,
FIG. 3 depicts a perspective view (with local sections) of a cylinder block and a head of a four-stroke six-cylinder internal combustion engine, which represents a third embodiment of the proposed device and through which a third method of operation can be implemented and described,
FIG. 4 is a perspective view (in local sections) of a cylinder block and the head of a four-stroke six-cylinder internal combustion engine, which represents a fourth embodiment of the apparatus of the invention and by which a fourth method of operation can be implemented and described; among its other components, this embodiment, as can be seen from the drawing, has an additional compressor with two inlet channels for charging air and paired inlet air lines, one of which is a low-pressure line, and the second is a high-pressure line, and both lead to the same power cylinder, cooling system, valves for regulating the pressure, density and temperature of the charging air and an additional atmospheric air intake system,
FIG. 4B is a perspective view (in local sections) of an engine similar to that shown in FIG. 4, except that it has only one inlet for atmospheric air supplying charging air to the power cylinders with two different pressure levels,
FIG. 4C schematically shows an exhaust system and an engine air intake system with means for re-burning exhaust gases to reduce pollutant emissions,
FIG. 5 is a perspective view (in local sections) of a cylinder block and the head of a four-stroke six-cylinder internal combustion engine, which represents a fifth embodiment of the inventive device and through which a fifth operation method can be implemented and described; among its other components, this embodiment, as shown in the drawing, has one inlet for atmospheric air, an additional compressor with two mains for charging air, one of which is a low pressure line and has two additional lines, and the second is a high pressure line, both lines lead to the same power cylinder, valve controls and air coolers to change the density, pressure and charge temperature in the combustion chamber of the engine,
FIG. 6 is a partial sectional view of one power cylinder of the four-stroke engine shown in FIGS. 4, 4B, 5, 7, or 33 near the inlet valves, showing another method (applicable to other embodiments of the present invention) of preventing reverse current of charging air and automatically controlling the degree of compression of the charge in the cylinder during the intake of air charge,
7 schematically depicts a four-stroke six-cylinder engine, which represents another embodiment of the proposed device and through which another way of operation can be implemented and described, and the drawing shows three different systems (two of them are shown by dashed lines) of the main intake low pressure air charge; among its other components, this embodiment has three air coolers, paired manifolds and means for controlling the temperature, density and charge pressure by means of the engine control unit and by changing the position of the valves,
FIG. 8 is a perspective view (in local sections) of a cylinder block and the head of a two-stroke six-cylinder internal combustion engine, which represents a first embodiment of a push-pull engine of the invention and by which another method of operation can be implemented and described; among its other components, this embodiment has a main and additional compressors, a cooling system, pipelines and valves for regulating the density, temperature and charge pressure, proposed by the invention,
FIG. 9 is a perspective view (in local section) of a cylinder block and the head of a two-stroke six-cylinder internal combustion engine, which represents a second embodiment of the two-stroke engine of the invention and by which another method of operation can be implemented and described; among its other components, this embodiment, as shown in the drawing, has one inlet for atmospheric air, the main and additional compressors with two inlet lines for charging air, one of which having additional lines is a low-pressure line, and the other is a high-pressure line pressure, and both of them lead to the same power cylinder, control valve means and air coolers to change the density, temperature and charge pressure in the combustion chamber of the engine,
figv schematically depicts a two-stroke six-cylinder engine, which represents another embodiment of the proposed device and through which another method of operation can be carried out and described, and the drawing shows two different systems (one of them is shown by dashed lines) of the main intake low pressure air charge; among its other components, this embodiment, as shown in the drawing, has three air coolers, paired collectors and means for controlling temperature, density and charge pressure by means of the engine control unit and by changing the position of the valves,
FIG. 10 is a local sectional view of one power cylinder of the two-stroke engine shown in FIG. 9 near the inlet valves, showing another method (applicable to other embodiments of the present invention) of preventing reverse flow of charging air during the inlet of high pressure air into the cylinder, as well as balanced a valve having a forced oil / air cooling system,
FIG. 11 is a perspective view (in local section) of a cylinder block and the head of a two-stroke six-cylinder internal combustion engine, which represents a third embodiment of the two-stroke engine of the invention and by which another method of operation can be implemented and described; among its other components, this embodiment, as shown in the drawing, has a main and additional compressors, a cooling system, pipelines and valves for regulating the density, temperature and pressure of the charge and has one feeder for air inlet for each power cylinder with at least two inlet valves arranged in such a way that each of them can work with independent time modes,
FIG. 12 is a pressure vs. volume diagram showing a comparison of a cycle of a proposed engine with a cycle of a high speed diesel engine,
FIG. 13 is a table showing the improvements possible in the proposed engine and relating to the effective compression ratio, maximum temperatures and pressures, charge density and expansion ratios in comparison with the well-known two-stroke diesel engine for operation under severe conditions,
FIG. 14 is a table showing the improvements possible in the proposed engine and relating to the effective compression ratio, maximum temperatures and pressures, charge densities and expansion ratios in comparison with the well-known four-stroke diesel engine for operation under severe conditions,
Fig.15 schematically depicts the proposed operational parameters for the operation of engines, both two-stroke and four-stroke, shown in Fig.5-7 and 9-10, while the drawing shows a pair of intercoolers for the main compressor, one intercooler for the auxiliary compressor, control system and valves for selecting various ducts for charging air at low engine load and two alternative systems for supplying the main charge of low pressure air (one of them shows a bar-pun dash lines)
FIG. 16 shows the proposed valve positions for supplying the manifolds 13 and 14 with an air charge optimal for the operation of the engines of FIGS. 5-7 and 9-10 with an average load; to work with medium load, the damper valve 5 of compressor 2 must be closed, and the bypass air valve 6 must be open to pass an uncooled charge of air without compression to the inlet of the compressor 1, where the closed damper valve 3 and the closed bypass air valve 4 are directed the charge of the air compressed by compressor 1, bypassing the intercoolers, into the collectors 13 and 14 together with the air compressed and heated by compressor 1 for operation with an average load,
Fig. 17 depicts the proposed scenario for providing the engines depicted in Figs. 5-7 and 9-10 with a high-density air charge for operation under severe conditions in the high power output mode; on Fig all the damper valves 5 and 3 and all the bypass air valves 6 and 4 are shown in the fully closed position, so that the main and second stages of compression work, and the entire charge of air, except for a certain amount passing through the pipe 32 to the inlet the valve 16-B, is passed through intermediate coolers 10, 11 and 12 to create a charge of very high density air and transfer it to the manifolds 13 and 14 and the power cylinders of the engines for their operation under heavy load,
FIG. 18 schematically depicts a view of any of the engines of FIG. 3-11, which shows another type of auxiliary compressor 2 'and systems for providing means for shutting off or disconnecting the auxiliary compressor in the absence of the need for a large charge pressure and its high density; to bring the compressor 2 'out of operation, the shutter valve 5 is closed and the bypass air valve is opened, so that the air pumped through the compressor 2' can be recycled through it without performing compression work,
FIG. 19 schematically depicts the engines shown in FIGS. 5-7 and 9-10 and having two compressors, one intercooler for one compression stage, paired coolers for the second compression stage, paired manifolds, four valves and an engine control unit (ECU), and also depicts means for regulating the density, pressure and temperature of the charging air by changing the direction and amount of air flow through various valves, electronic or acting from vacuum, and their pipelines,
FIG. 20 schematically depicts an additional electric motor drive for engine air compressors of FIGS. 1-11,
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of a pre-chamber, a combustion chamber, associated fuel inlet channels, and installation of valves proposed to operate on gaseous or liquid fuel for the proposed engines or any other internal combustion engine,
Fig. 22 is a partial sectional view of one engine cylinder, showing another construction, where for each revolution of the shaft there are two working strokes for a two-stroke engine and one working stroke for each revolution of the shaft for a four-stroke engine, while there is a rocker turning at its lower end , a connecting rod connected to the middle of the rocker arm and to the crankshaft of the engine, and there are means for arbitrarily changing the compression ratio of the engine,
Fig.23 depicts a partial section of one cylinder of the engine and shows another design, in which for each revolution of the shaft there are two working strokes for a two-stroke engine and one working stroke for each revolution of the shaft for a four-stroke engine, while the beam connecting the connecting rod and piston is rotated in the point located between the piston and the piston rod, and the connecting rod is connected to the crankshaft of the engine, as well as the variable preferred means of power take-off from the piston by means of a conventional device containing to the piston, slider and connecting rod,
Fig.24 depicts a partial section of one cylinder of the engine, which shows the means of providing additional burning time of the fuel with each working stroke in both a two-stroke and four-stroke engine,
Fig.25 depicts a perspective view of a cylinder block and the head of a two-stroke internal combustion engine, which represents another embodiment of the proposed device and through which another method can be implemented and described; among its other components, this embodiment, as shown in the drawing, has purge windows in the lower part of the cylinder liner, the main and additional compressors, a cooling system, valves and pipes for regulating the pressure, density and temperature of the charging air, as well as valves and pipes for supplying purge air into cylinders,
FIG. 26 schematically depicts a view of an engine similar to that shown in FIG. 25, which shows one intercooler for one additional compression stage, paired intercoolers for the main compression stage, a control system (containing an engine control unit (ECU) and valves) for regulating the density, weight, temperature and pressure of the charging air by adjusting the direction and the amount of air flow passing through various valves, pipelines and an additional throttle, as well as two additional ways of supplying purge air to the purge windows in the lower part five cylinders and other ways of exhaust gases exiting the engine,
FIG. 27-30 schematically depict views of the engine shown in FIGS. 25 and 26, which show four different methods for efficiently blowing engines, with FIGS. 27 and 28 also schematically showing an engine control unit (ECU) and valves for controlling pressure, density, and temperature of charging and purging air with the task for each of them the required parameters,
FIG. 31 schematically depicts a proposed additional drive from an electric motor for engine air compressors,
FIG. 32 schematically depicts a two-stroke engine shown in FIGS. 25 and 26 and having only one compressor for supplying both charging and purge air, which shows a control system and means for controlling the pressure, density and temperature of the charging and purging air with a task for each of them the required parameters, as well as the means used to direct air along various paths,
FIG. 33 schematically depicts a cross-section of a six-cylinder engine having two compressor cylinders, four power cylinders, one supercharger, five control valves, which also shows the engine control unit (ECU) for controlling temperature, density and weight of the charge, and the engine is configured to store a compressed air obtained by regenerative braking, or air taken during some production processes, in any engine,
FIG. 34 schematically depicts a view of any of the proposed engines, showing another embodiment, comprising a separate electric air compressor or, in another case, an inlet pipe leading from a source of discharged or "drawn" compressed air to supply charging air to the engine (or to several engines), so that there is no need for compressors driven by the engine itself,
FIG. 35 schematically depicts a view of any of the proposed engines, which shows an additional embodiment, designed to work with constant load and constant speed. This embodiment of the proposed engine contains both primary and secondary compressors with additional intermediate coolers to provide two stages of preliminary compression of the charging air, which at the intermediate stage is additionally cooled or subjected to adiabatic compression, and
FIG. 36 schematically depicts a view of any of the proposed engines, showing a constant speed, constant speed rotating engine according to another embodiment of the present invention, in which there is one compressor with additional intercoolers to create one stage of pre-compression of the charging air , which at an intermediate stage is additionally cooled or subjected to adiabatic compression.

Подробное описание чертежей
Ниже с более подробными ссылками на чертежи приведено описание предпочтительных вариантов выполнения предлагаемого усовершенствованного двигателя 100 внутреннего сгорания. Аналогичные составляющие части двигателей на нескольких чертежах обозначены одинаковыми номерами позиций, хотя в некоторых случаях, когда (вследствие большого количества вариантов выполнения) это сочтено необходимым, аналогичные, но отличающиеся составляющие части обозначены номером с верхним индексом (например 1001). При наличии нескольких одинаковых составляющих частей в большинстве случаев они обозначены полностью (например шесть цилиндров 7a-7f), даже если на чертеже изображены не все эти составляющие. Кроме того, составляющие части, являющиеся общими для нескольких цилиндров, иногда для простоты написания обозначены просто общим номером, например поршень 22a-22f= > поршень 22. Для облегчения понимания многочисленных вариантов выполнения (но не для ограничения описания) некоторые, но не все части настоящего описания имеют подзаголовки для указания на определенную систему или подсистему, подробно описанную в данном разделе.
Detailed Description of Drawings
Below, with more detailed references to the drawings, a description is given of preferred embodiments of the proposed improved internal combustion engine 100. Similar engine components in several drawings are denoted by the same reference numbers, although in some cases when (due to the large number of embodiments) it is deemed necessary, similar but different components are indicated by a superscript number (for example, 100 1 ). If there are several identical constituent parts, in most cases they are indicated completely (for example, six cylinders 7a-7f), even if not all of these components are shown in the drawing. In addition, component parts that are common to several cylinders are sometimes indicated simply by a common number for ease of writing, for example piston 22a-22f => piston 22. To facilitate understanding of numerous embodiments (but not to limit the description), some, but not all, parts of the present description have subtitles to indicate a specific system or subsystem described in detail in this section.

Предлагаемая в изобретении система вероятно была бы представлена наилучшим образом со ссылками на способ/способы регулирования плотности, температуры и турбулентности заряда, подаваемого в зону горения; в приведенном ниже описании сделана попытка описать предлагаемые предпочтительные способы в связи и в сочетании с устройствами, выполненными для осуществления предпочтительных способов и функционирующими в соответствии с ними. The system proposed in the invention would probably be best represented with reference to the method / methods for controlling the density, temperature and turbulence of the charge supplied to the combustion zone; in the description below, an attempt is made to describe the proposed preferred methods in communication and in combination with devices made to implement the preferred methods and operating in accordance with them.

Некоторые составляющие части системы, но не обязательно все, являющиеся общими для двух или более описанных ниже вариантов выполнения, содержат коленчатый вал 20, к которому прикреплены шатуны 19a-19f, к каждому из которых прикреплен поршень 22a-22f, причем каждый поршень перемещается внутри силового цилиндра 7a-7f, воздух поступает в цилиндры через впускные окна, регулируемые впускными клапанами 16, а выпуск воздуха из цилиндров происходит через выпускные окна, регулируемые выпускными клапанами 17. Ниже приведено описание взаимодействия, изменения и функционирования этих и других аналогичных составляющих частей, насколько это было признано необходимым для понимания различных вариантов выполнения настоящего изобретения. Some components of the system, but not necessarily all that are common to two or more of the embodiments described below, comprise a crankshaft 20 to which connecting rods 19a-19f are attached, to each of which a piston 22a-22f is attached, each piston moving inside the power cylinder 7a-7f, the air enters the cylinders through the inlet windows regulated by the inlet valves 16, and the air is discharged from the cylinders through the outlet windows regulated by the exhaust valves 17. The following is a description of the interaction, changes and operation of these and other similar constituent parts as it was deemed necessary for understanding of various embodiments of the present invention.

Двигатель 1001, изображенный на фиг.1
На фиг. 1 показан шестицилиндровый поршневой двигатель 1001 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, в котором все цилиндры 7a-7f (в разрезе показан только один из них) и связанные с ними поршни 22a-22f работают по четырехтактному циклу, а все цилиндры используются для вырабатывания энергии и передачи ее общему коленчатому валу 20 посредством шатунов соответственно 19a-19f. Дополнительный компрессор 2 (на чертеже он изображен в виде ротационного компрессора Lysholm'a) выборочно подает сжатый воздух или обеспечивает возможность подачи через компрессор воздуха под атмосферным давлением к коллекторам 13 и 14 и к работающим по четырехтактному циклу цилиндрам 7a-7f. В предпочтительных вариантах выполнения для регулирования плотности, веса, температуры и давления заряда воздуха используются клапаны 3, 5 и 6 и промежуточные охладители 10, 11 и 12. Работа впускных клапанов 16a-16f, 16'a-16'f синхронизирована для регулирования степени сжатия двигателя 1001. Камера сгорания имеет размеры, обеспечивающие получение определенной степени расширения двигателя.
Engine 100 1 shown in FIG. 1
In FIG. 1 shows a six-cylinder reciprocating internal combustion engine 100 1 with a crank mechanism in which all cylinders 7a-7f (only one of them is shown in section) and the associated pistons 22a-22f operate in a four-stroke cycle, and all cylinders are used to produce energy and transmitting it to the common crankshaft 20 by means of connecting rods, respectively 19a-19f. Additional compressor 2 (shown in the form of a Lysholm rotary compressor in the drawing) selectively supplies compressed air or makes it possible to supply air under atmospheric pressure to the manifolds 13 and 14 and to the cylinders 7a-7f operating on a four-cycle cycle. In preferred embodiments, valves 3, 5 and 6 and intercoolers 10, 11 and 12 are used to control the density, weight, temperature and pressure of the air charge. The inlet valves 16a-16f, 16'a-16'f are synchronized to control the degree of compression engine 100 1 . The combustion chamber has dimensions that provide a certain degree of expansion of the engine.

Двигатели 1001-1005 и 1007, изображенные соответственно на фиг.1-5 и 7, имеют распределительные валы 21 с расположенными на них кулачками, установленные с возможностью привода со скоростью вращения, составляющей половину скорости вращения коленчатого вала, для обеспечения одного рабочего хода на каждые два оборота коленчатого вала для любого силового поршня. Ротационные компрессоры 2, изображенные на фиг.1-4, 4В, 5, 7 и 33, выполнены с возможностью привода от оребренного клиновидного ремня, а между желобчатым шкивом и приводным валом компрессора может быть расположена повышающая ступенчатая передача. Ротационные компрессоры могут быть также оснащены повышающей ступенчатой передачей, имеющей переменную скорость, как это имеет место в некоторых авиационных двигателях. Поршневой компрессор 1, изображенный на фиг. 3, имеет цилиндры двойного действия, присоединенные к коленчатому валу 20 посредством шатуна 19g, причем вал 20, к которому посредством шатуна 19g присоединен компрессор, обеспечивает выполнение двух рабочих ходов на каждый оборот вала 20. В одном варианте выполнения компрессор 1 приводится в действие посредством шатуна 19g, присоединенного к дополнительному короткому коленчатому валу (не показан), расположенному выше основного коленчатого вала 20 и присоединенному к этому валу посредством повышающей ступенчатой передачи для совершения более двух рабочих ходов на один оборот основного коленчатого вала 20. В другом варианте выполнения компрессорная система может иметь несколько ступеней сжатия для ротационных или поршневых компрессоров. Хотя в различных вариантах выполнения изобретения дополнительный компрессор 1 и второй дополнительный компрессор 2 везде изображены в виде поршневого или ротационного компрессора, однако следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено типом компрессора, применяемого в качестве основного или дополнительного компрессора, а изображенные компрессоры могут быть заменены один на другой, либо иметь одинаковую конструкцию, либо иметь другие конструкции, выполняющие указанные в описании функции.Engines 100 1 -100 5 and 100 7 , respectively shown in figures 1-5 and 7, have camshafts 21 with cams located on them, mounted with the possibility of drive with a rotation speed of half the speed of rotation of the crankshaft, to provide one working stroke for every two revolutions of the crankshaft for any power piston. Rotary compressors 2, shown in figures 1-4, 4B, 5, 7 and 33, are made with the possibility of drive from the ribbed V-belt, and between the grooved pulley and the drive shaft of the compressor can be located step-up gear. Rotary compressors can also be equipped with a step-up gear with variable speed, as is the case with some aircraft engines. The piston compressor 1 shown in FIG. 3 has double acting cylinders attached to the crankshaft 20 via a connecting rod 19g, the shaft 20, to which a compressor is connected via a connecting rod 19g, provides two working strokes for each revolution of the shaft 20. In one embodiment, the compressor 1 is driven by a connecting rod 19g attached to an additional short crankshaft (not shown) located above the main crankshaft 20 and connected to this shaft via an overdrive gear for more than two the working strokes per revolution of the main crankshaft 20. In another embodiment, the compressor system may have several compression stages for rotary or reciprocating compressors. Although in various embodiments of the invention the additional compressor 1 and the second additional compressor 2 are everywhere depicted as a reciprocating or rotary compressor, it should be noted that the present invention is not limited to the type of compressor used as the main or additional compressor, and the shown compressors can be replaced by one on the other, either have the same design, or have other designs that perform the functions specified in the description.

Двигатель 1001, изображенный на фиг.1, характеризуется более протяженным процессом расширения, низкой степенью сжатия и возможностью создания заряда топливной смеси, вес которого изменяется от веса, меньшего, чем нормальный вес, до веса, превышающего нормальный вес, а также способен выборочно обеспечивать среднее эффективное давление в цилиндре, более высокое, чем в известных схемах обычных двигателей, но иметь более низкое максимальное давление в цилиндре по сравнению с известными двигателями. Блок управления двигателем (БУД) (не показан на фиг. 1) и различные клапаны 3, 5 и 6 на трубопроводах, как показано на чертежах, образуют систему регулирования плотности, давления и температуры заряда, а также среднего и максимального давления в цилиндре, что обеспечивает возможность повышения экономии топлива, выработки большего крутящего момента и большей мощности при низких скоростях вращения двигателя в сочетании с небольшими загрязняющими выбросами как для двигателей с искровым зажиганием, так и для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. В других вариантах выполнения может применяться система синхронизации регулируемых клапанов, которая совместно с системой регулирования, такой как БУД, может регулировать время открытия и закрытия впускных клапанов 16 и 16' для дальнейшего усовершенствования управления параметрами в камерах сгорания цилиндров 7a-7f двигателя 1001 для получения при необходимости более пологой характеристики крутящего момента и более высокой мощности при низких значениях расхода топлива и загрязняющих выбросов.The engine 100 1 shown in FIG. 1 is characterized by a longer expansion process, a lower compression ratio and the possibility of creating a charge of the fuel mixture, the weight of which varies from a weight less than normal weight to a weight exceeding normal weight, and is also able to selectively provide the average effective pressure in the cylinder is higher than in conventional schemes of conventional engines, but to have a lower maximum pressure in the cylinder compared to known engines. The engine control unit (ECU) (not shown in Fig. 1) and the various valves 3, 5 and 6 in the pipelines, as shown in the drawings, form a system for controlling the density, pressure and charge temperature, as well as the average and maximum pressure in the cylinder, which provides the opportunity to increase fuel economy, generate more torque and more power at low engine speeds in combination with low polluting emissions both for spark ignition engines and for internal combustion engines with compression ignition. In other embodiments, an adjustable valve synchronization system may be used which, together with a control system such as an ECU, can adjust the opening and closing times of the intake valves 16 and 16 'to further improve parameter control in the combustion chambers of the cylinders 7a-7f of the engine 100 1 to obtain if necessary, a flatter torque characteristics and higher power at low fuel consumption and polluting emissions.

Краткое описание работы двигателя 1001, изображенного на фиг.1
Предлагаемый двигатель 1001, изображенный на фиг.1, является высокоэффективным двигателем, обладающим высокой мощностью и большим крутящим моментом, низким расходом топлива и небольшими загрязняющими выбросами. Новый рабочий цикл является циклом сгорания с внешним сжатием. В таком цикле часть всасываемого воздуха (который целиком сжимают в силовых цилиндрах известных двигателей) выборочно сжимают по меньшей мере одним дополнительным компрессором 2. Подъем температуры при сжатии может быть снижен посредством охладителей 10, 11, 12 воздуха, охлаждающих поступающий воздух, а также путем более короткого хода сжатия.
A brief description of the operation of the engine 100 1 shown in figure 1
The proposed engine 100 1 , shown in figure 1, is a highly efficient engine with high power and high torque, low fuel consumption and low polluting emissions. The new duty cycle is an external compression combustion cycle. In such a cycle, part of the intake air (which is completely compressed in the power cylinders of known engines) is selectively compressed by at least one additional compressor 2. The temperature rise during compression can be reduced by means of air coolers 10, 11, 12, cooling the incoming air, as well as by more short stroke compression.

Один предлагаемый предпочтительный способ работы двигателя 1001, работающего по новому циклу, включает следующее:
1. В зависимости от требований к мощности двигателя (например, требований, связанных с изменением величины нагрузки) или поступающий под атмосферным давлением воздух, или поступающий воздух, сжатый по меньшей мере одним дополнительным компрессором 2 и имеющий температуру и давление, величину которых регулируют перепускными системами и охладителями зарядного воздуха, подают в силовой цилиндр 7 путем хода впуска поршня 22.
One proposed preferred mode of operation of a new cycle engine 100 1 includes the following:
1. Depending on the engine power requirements (for example, requirements associated with changing the load value) either air entering under atmospheric pressure or air entering compressed by at least one additional compressor 2 and having a temperature and pressure, the value of which is regulated by bypass systems and charge air coolers, served in the power cylinder 7 by the stroke of the inlet of the piston 22.

2. (а) После завершения хода впуска впускной клапан 16 (такой клапан может быть один или их может быть несколько, 16, 16') оставляют открытым на некоторый период времени после того, как поршень 22 прошел нижнюю мертвую точку, так что часть свежего заряда воздуха нагнетается назад во впускной коллектор 13, 14. Впускной клапан 16, 16' затем закрывают в некоторой точке перемещения поршня и тем самым герметизируют цилиндр 7, устанавливая таким образом величину степени сжатия двигателя. 2. (a) After completion of the intake stroke, the intake valve 16 (there may be one or several, 16, 16 'such valve) is left open for a certain period of time after the piston 22 has passed the bottom dead center, so that some of the fresh the charge of air is pumped back into the intake manifold 13, 14. The intake valve 16, 16 'is then closed at some point of movement of the piston and thereby seal the cylinder 7, thereby setting the compression ratio of the engine.

(b) В другом случае впускной клапан 16, 16' закрывают рано, во время хода впуска, до того, как поршень 22 достигнет нижней мертвой точки. Находящийся в замкнутом объеме заряд воздуха затем расширяют до полного объема цилиндра 7, а сжатие заряда начинается, когда поршень 22 возвращается в точку хода сжатия, в которой клапан 16, 16' закрыт. (b) In another case, the intake valve 16, 16 ′ is closed early, during the intake stroke, before the piston 22 reaches bottom dead center. The air charge located in the closed volume is then expanded to the full volume of the cylinder 7, and the compression of the charge begins when the piston 22 returns to the compression stroke point at which the valve 16, 16 'is closed.

3. (а) Во время хода сжатия поршня 22 в точке, в которой клапан 16 закрыт, на этапах либо по п.2(а), либо по п.2(b), начинается сжатие, создавая при этом низкую степень сжатия, что дает возможность ограничения подъема температуры во время хода сжатия. 3. (a) During the compression stroke of the piston 22 at the point at which the valve 16 is closed, the compression begins at the stages of either claim 2 (a) or claim 2 (b), thereby creating a low compression ratio, which makes it possible to limit the rise in temperature during the compression stroke.

(b) Во время работы в режиме низкой нагрузки, например при движении транспортного средства с установившейся скоростью или при выработке энергии в режиме низкой нагрузки, клапан-заслонка 5 закрыт, а воздушный перепускной клапан 6 (ВПК) на компрессоре предпочтительно открыт, так что происходит возврат поступающего воздуха без его сжатия во впускной трубопровод 8 компрессора 2. Клапан-заслонка 3 затем может направлять заряд воздуха через промежуточные охладители 11 и 12 или в обход их. В это время поршни 22a-22f двигателя всасывают поступающий естественным путем воздух через компрессор 2. Это уменьшает работу привода компрессора и повышает экономию топлива. (b) During operation in low load mode, for example when the vehicle is moving at a steady speed or when power is generated in low load mode, the shutter valve 5 is closed and the air bypass valve 6 (VPK) on the compressor is preferably open, so that occurs returning the incoming air without compression into the inlet pipe 8 of the compressor 2. The damper valve 3 can then direct the charge of air through the intercoolers 11 and 12 or bypassing them. At this time, the engine pistons 22a-22f draw in naturally incoming air through the compressor 2. This reduces the operation of the compressor drive and increases fuel economy.

(c) При возникновении потребности в выработке повышенной мощности плотность и давление заряда могут быть увеличены путем перекрытия клапана 6, что приводит к повышению давления воздуха компрессором 2, а в другом случае тот же эффект может быть достигнут путем подключения второй ступени сжатия посредством компрессора 1, как показано на фиг.2, либо путем повышения скорости вращения компрессора 2. В то же время регулирующие клапаны 5 и 3 предпочтительно направляют заряд воздуха целиком или частично по меньшей мере через один промежуточный охладитель 10, 11 и 12 для повышения плотности зарядного воздуха. (c) If there is a need for increased power, the density and pressure of the charge can be increased by shutting off the valve 6, which leads to an increase in air pressure by the compressor 2, and in the other case, the same effect can be achieved by connecting the second compression stage by means of the compressor 1, as shown in figure 2, either by increasing the rotation speed of the compressor 2. At the same time, the control valves 5 and 3 preferably direct the charge of air in whole or in part through at least one intermediate cooling Itel 10, 11 and 12 to increase the density of the charging air.

4. Сжатие продолжается, добавляют топливо, если оно еще не присутствует в заряде, заряд воспламеняют, а его сгорание вызывает сильное расширение газов с воздействием на поршень 22, вырабатывая при этом большое количество энергии на любом из этапов работы 3(а), (b) или (с). Эта энергия, создающая высокое среднее эффективное давление в цилиндре, преобразуется в большой крутящий момент и большую мощность, особенно на этапе (с). 4. Compression continues, fuel is added, if it is not already present in the charge, the charge is ignited, and its combustion causes a strong expansion of gases with action on the piston 22, while generating a large amount of energy at any stage 3 (a), (b ) or with). This energy, which creates a high average effective pressure in the cylinder, is converted to high torque and high power, especially in step (c).

Подробное описание работы двигателя 1001, изображенного на фиг.1
Во время хода впуска (первого такта) поршня 22 воздух, который (в зависимости от требований к развиваемой мощности) находится либо под атмосферном давлением, либо был сжат посредством компрессора 2 до несколько повышенного давления, протекает через трубопроводы 15 от воздушного коллектора 13 или 14 через впускной клапан 16 в цилиндр 7. Во время хода впуска поршня 22 закрытие впускного клапана 16 происходит рано (при нахождении поршня в точке x). Начиная от этой точки, происходит расширение содержимого цилиндра 7 до максимального объема этого цилиндра. Затем, во время хода сжатия (второго такта) сжатие не происходит до возврата поршня 22 в точку x, в которой во время хода впуска впускной клапан 16 был закрыт. (Для расчета степени сжатия двигателя рабочий объем цилиндра, остающийся при нахождении поршня в точке x, делят на объем камеры сгорания.) В другом случае во время хода впуска (первого такта) поршня 22 впускной клапан 16 удерживают в открытом положении на всем продолжении хода впуска, а также после прохождения поршнем 22 нижней мертвой точки и на значительной части хода сжатия (второго такта), составляющей от 10% до, возможно, 50% или более от хода сжатия, тем самым выталкивая часть зарядного воздуха назад в коллектор 13 или 14, а затем впускной клапан 16 закрывают для установления невысокой степени сжатия в цилиндрах двигателя. В момент закрытия впускного клапана 16 плотность, температура и давление содержимого цилиндра приблизительно равны соответствующим параметрам содержимого коллектора 13 или 14.
A detailed description of the operation of the engine 100 1 shown in figure 1
During the stroke of the inlet (first stroke) of the piston 22, air, which (depending on the requirements for the developed power) is either at atmospheric pressure or has been compressed by the compressor 2 to a slightly elevated pressure, flows through pipelines 15 from the air manifold 13 or 14 through the inlet valve 16 into the cylinder 7. During the stroke of the inlet of the piston 22, the closing of the inlet valve 16 occurs early (when the piston is at point x). Starting from this point, the contents of the cylinder 7 expand to the maximum volume of this cylinder. Then, during the compression stroke (second stroke), compression does not occur until the piston 22 returns to point x, at which the intake valve 16 was closed during the intake stroke. (To calculate the compression ratio of the engine, the working volume of the cylinder remaining when the piston is at point x is divided by the volume of the combustion chamber.) In the other case, during the intake stroke (first stroke) of the piston 22, the intake valve 16 is held open for the entire duration of the intake stroke and also after the piston 22 passes the bottom dead center and on a significant part of the compression stroke (second stroke), comprising from 10% to possibly 50% or more of the compression stroke, thereby pushing part of the charging air back into the manifold 13 or 14, and then intake valve 1 6 close to establish a low compression ratio in the engine cylinders. At the moment of closing the intake valve 16, the density, temperature and pressure of the contents of the cylinder are approximately equal to the corresponding parameters of the contents of the manifold 13 or 14.

При работе в режиме низкой нагрузки, например при движении транспортного средства с установившейся скоростью или при выработке энергии в режиме низкой нагрузки, клапаны-заслонки 5 и 3 закрыты, а клапан 6 на компрессоре предпочтительно открыт, так что происходит возврат всасываемого воздуха без его сжатия во впускной трубопровод 8 компрессора 2. В это время поршни 22a-22f двигателя всасывают поступающий естественным путем воздух через компрессор 2. Это уменьшает работу привода компрессора и повышает экономию топлива. When operating in low load mode, for example when the vehicle is moving at a steady speed or when energy is generated in low load mode, the shutter valves 5 and 3 are closed, and the valve 6 on the compressor is preferably open, so that the intake air returns without being compressed into the inlet pipe 8 of the compressor 2. At this time, the engine pistons 22a-22f suction naturally incoming air through the compressor 2. This reduces the operation of the compressor drive and increases fuel economy.

При потребности в средних величинах крутящего момента и мощности, например при движении с большой скоростью или при выработке электроэнергии в режиме средней нагрузки, клапан 5 предпочтительно закрыт в направлении к компрессору 2, закрыт и клапан 6. Это приводит к прекращению рециркуляции поступающего под атмосферным давлением воздуха в компрессоре 2, который в свою очередь начинает сжимать зарядный воздух до давления, превышающего атмосферное, в то время как закрытые клапаны 5 и 3 направляют зарядный воздух через трубопроводы 104, 110, 111 и 121/122 в обход охладителей 10, 11 и 12 непосредственно к коллекторам 13 и 14 и цилиндрам 7a-7f, где более плотный, но горячий заряд повышает среднее эффективное давление в цилиндре двигателя с созданием повышенного крутящего момента. If average torque and power are required, for example, when driving at high speed or when generating electricity in the medium load mode, valve 5 is preferably closed towards compressor 2, valve 6 is also closed. This leads to the cessation of air recirculation under atmospheric pressure in compressor 2, which in turn begins to compress charging air to a pressure higher than atmospheric pressure, while closed valves 5 and 3 direct charging air through pipelines 104, 110, 111 and 121/1 22 bypassing the coolers 10, 11 and 12 directly to the collectors 13 and 14 and the cylinders 7a-7f, where a denser, but hotter charge increases the average effective pressure in the engine cylinder with the creation of increased torque.

При потребности в повышенной мощности, например при резком разгоне или при выработке электроэнергии в режиме большой нагрузки, клапан 6 предпочтительно закрыт, а клапаны 3 и 5 оба открыты. Это приводит к сжатию всего заряда воздуха компрессором 2. Затем клапан 3 или 5 или оба клапана 3, 5 подают (в зависимости от их соответствующего открытого или закрытого положения) сжатый заряд воздуха через трубопроводы 105 или 104 к трубопроводу 110 и затем по трубопроводам 111 или 112 к коллекторам 13, 14 и к цилиндрам 7a-7f через один, два или все три охладителя 10, 11 и 12. Затем очень плотный охлажденный заряд воздуха при его смешении с топливом, воспламенении и расширении со степенью расширения, превышающей степень сжатия двигателя, создает большой крутящий момент и большую мощность. When the need for increased power, for example during sudden acceleration or when generating electricity in heavy load mode, valve 6 is preferably closed, and valves 3 and 5 are both open. This leads to compression of the entire air charge by compressor 2. Then valve 3 or 5 or both valves 3, 5 supply (depending on their respective open or closed position) a compressed air charge through pipelines 105 or 104 to pipeline 110 and then through pipelines 111 or 112 to the collectors 13, 14 and to the cylinders 7a-7f through one, two or all three coolers 10, 11 and 12. Then a very dense cooled charge of air when it is mixed with fuel, ignited and expanded with a degree of expansion exceeding the compression ratio of the engine, creates a big twist s time and more power.

При потребности в еще более повышенной мощности плотность и вес зарядного воздуха могут быть увеличены путем увеличения скорости вращения компрессора 2 или путем подключения второго компрессора, как показано на фиг.2, с созданием второй ступени предварительного сжатия. Последнее может быть выполнено посредством блока 27 управления двигателем, выдающего сигнал клапану 6 (фиг.2) на его закрытие для предотвращения рециркуляции части всасываемого воздуха по трубопроводу 103, которая выборочно сводит на нет любую вторую ступень сжатия при работе в режиме малой нагрузки. Во время повышения плотности и давления воздуха клапаны 3 и 5 могут направлять часть всего заряда воздуха через промежуточные охладители 10, 11 и 12 для сгущения заряда и снижения роста его температуры и давления, что достигается путем охлаждения заряда. Это повышает среднее эффективное давление в цилиндре во время сгорания для получения больших значений крутящего момента и мощности. If you need even more increased power, the density and weight of the charging air can be increased by increasing the speed of rotation of the compressor 2 or by connecting a second compressor, as shown in figure 2, with the creation of the second stage of pre-compression. The latter can be accomplished by the engine control unit 27, which signals the valve 6 (FIG. 2) to close it to prevent recirculation of part of the intake air through the pipe 103, which selectively negates any second compression stage when operating in low load mode. During an increase in air density and pressure, valves 3 and 5 can direct part of the total air charge through intercoolers 10, 11 and 12 to thicken the charge and reduce its temperature and pressure growth, which is achieved by cooling the charge. This increases the average effective pressure in the cylinder during combustion to obtain large values of torque and power.

Чем больше вес заряда воздуха и его плотность, тем раньше может быть закрыт во время хода впуска впускной клапан (или позже во время хода сжатия) для установления низкой степени сжатия и для сохранения энергии, и тем меньше тепла выделяется и меньше растет давление при сжатии в цилиндре. В рассматриваемом четырехтактном двигателе поступающий заряд может быть сжат до давления четыре - пять атмосфер (0,4-0,5 МПа), а если степень сжатия достаточно мала, например от 4:1 до 8:1 (более высокие значения относятся к дизельному топливу), то даже при зажигании от искры отсутствует проблема детонации. Степень расширения должна оставаться большой, предпочтительно 14:1 при применении зажигания от искры и возможно 19:1 при работе с воспламенением от сжатия. The greater the weight of the charge of air and its density, the earlier the inlet valve (or later during the compression stroke) can be closed during the intake stroke to establish a low compression ratio and to save energy, and the less heat is generated and the pressure increases during compression in top hat. In the four-stroke engine under consideration, the incoming charge can be compressed to a pressure of four to five atmospheres (0.4-0.5 MPa), and if the compression ratio is sufficiently small, for example, from 4: 1 to 8: 1 (higher values relate to diesel fuel ), even when ignited by a spark, there is no knock problem. The degree of expansion should remain large, preferably 14: 1 when using spark ignition and possibly 19: 1 when working with compression ignition.

Степень сжатия задана рабочим объемом цилиндра 7, остающимся после достижения поршнем во время хода сжатия точки x (впускной клапан 16 закрыт), поделенным на объем камеры сгорания. Степень расширения во всех случаях превышает степень сжатия. Степень расширения задана полным рабочим объемом цилиндра, поделенным на объем камеры сгорания. The compression ratio is set by the working volume of the cylinder 7 remaining after the piston reaches the point x during the compression stroke (intake valve 16 is closed), divided by the volume of the combustion chamber. The expansion ratio in all cases exceeds the compression ratio. The degree of expansion is given by the total cylinder displacement divided by the volume of the combustion chamber.

Топливо может образовывать смесь с воздухом, а также может впрыскиваться в корпус 56 дросселя, изображенный на фиг.16, или в поступающий поток воздуха, или в предкамеру, изображенную на фиг.21, или через впускной клапан 16, или непосредственно в камеру сгорания. При подаче топлива впрыскиванием последнее должно происходить в момент достижения поршнем 22 точки x, когда впускной клапан закрыт, или после этого момента. Топливо может быть также впрыснуто позже, аналогично работе с применением воспламенения от сжатия, и может впрыскиваться в месте, в котором обычно происходит ввод дизельного топлива, возможно, в предкамеру или непосредственно в камеру сгорания, или непосредственно на запальную свечу. Некоторое количество топлива может быть впрыснуто после прохождения поршнем верхней мертвой точки, причем даже непрерывно во время первой части хода расширения для поддержания в целом постоянного давления процесса сгорания. The fuel may form a mixture with air, and may also be injected into the throttle body 56 of FIG. 16, or into the incoming air stream, or into the chamber shown in FIG. 21, either through the inlet valve 16, or directly into the combustion chamber. When fuel is injected, the latter should occur when the piston 22 reaches point x, when the intake valve is closed, or after that moment. Fuel can also be injected later, similarly to compression ignition, and can be injected at a place where diesel fuel is usually injected into, possibly in the pre-chamber or directly into the combustion chamber, or directly onto the ignition plug. A certain amount of fuel can be injected after the piston passes the top dead center, and even continuously during the first part of the expansion stroke to maintain the overall pressure of the combustion process.

Воспламенение может происходить от сжатия (которому может содействовать запальная свеча) или от электрической искры. Зажигание от искры может происходить до достижения поршнем верхней мертвой точки, как это происходит обычно, при достижении им верхней мертвой точки или после ее прохождения. Ignition can occur from compression (which can be facilitated by a spark plug) or from an electric spark. Ignition from a spark can occur before the piston reaches top dead center, as usually happens, when it reaches top dead center or after it passes.

В надлежащее время происходит воспламенение топливно-воздушной смеси и расширение газов с воздействием на поршень - это является рабочим ходом (третьим тактом). При нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки в надлежащее время открывается (открываются) выпускной клапан 17 (выпускные клапаны 17), а при продувочном ходе (четвертый такт) поршень 22 поднимается, вызывая эффективную продувку цилиндра путем своего принудительного перемещения, после чего клапан 17 (клапаны 17) закрывается (закрываются). In due time, ignition of the fuel-air mixture and expansion of gases with action on the piston occur - this is the working stroke (third step). When the piston is near the bottom dead center, the exhaust valve 17 (exhaust valves 17) opens (opens) at the right time, and during the purge stroke (fourth stroke) the piston 22 rises, causing the cylinder to purge effectively by forcing it to move, after which valve 17 (valves 17) closes (close).

Этим завершается один цикл четырехтактного двигателя. This completes one cycle of a four-stroke engine.

Двигатель 1002, изображенный на фиг.2
На фиг. 2 показан шестицилиндровый поршневой двигатель 1002 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, в котором все цилиндры 7a-7f (только два 7а и 7f из которых показаны на чертеже) и связанные с ними поршни 22a-22f работают по четырехтактному циклу, причем все цилиндры используются для вырабатывания энергии и передачи ее общему коленчатому валу 20 соответственно посредством шатунов 19a-19f. Дополнительный компрессор 2 (на чертеже он изображен в виде ротационного компрессора) подает сжатый воздух или обеспечивает возможность подачи через компрессор воздуха под атмосферным давлением к коллекторам 13 и 14 и к работающим по четырехтактному циклу цилиндрам 7a-7f. Второй дополнительный компрессор 1 выборочно используется для повышения давления воздуха, подаваемого к компрессору 2. В предпочтительных вариантах выполнения клапаны 3, 4, 5 и 6 и охладители 10, 11 и 12 применяются для регулирования плотности, веса, температуры и давления заряда воздуха. Работа впускных клапанов 16a-16f синхронизирована для регулирования степени сжатия двигателя 1002. Камера сгорания имеет размеры, обеспечивающие получение определенной степени расширения двигателя.
Engine 100 2 shown in FIG. 2
In FIG. 2 shows a six-cylinder reciprocating internal combustion engine 100 2 with a crank mechanism, in which all cylinders 7a-7f (only two of which 7a and 7f are shown in the drawing) and their associated pistons 22a-22f operate in a four-stroke cycle, all cylinders are used to generate energy and transmit it to the common crankshaft 20, respectively, by means of connecting rods 19a-19f. Additional compressor 2 (shown in the figure as a rotary compressor) supplies compressed air or allows air to be supplied through the compressor at atmospheric pressure to the manifolds 13 and 14 and to the cylinders 7a-7f operating on a four-cycle cycle. The second additional compressor 1 is selectively used to increase the air pressure supplied to the compressor 2. In preferred embodiments, valves 3, 4, 5 and 6 and coolers 10, 11 and 12 are used to control the density, weight, temperature and pressure of the air charge. The operation of the intake valves 16a-16f is synchronized to control the compression ratio of the engine 100 2 . The combustion chamber has dimensions that provide a certain degree of expansion of the engine.

Во впускном трубопроводе 8 расположен пропорциональный клапан 201, служащий для пропорционального ограничения по количеству воздушного потока, проходящего по трубопроводу 8, что вызывает всасывание выхлопных газов через окно 204 в стенке трубопровода 8. Эти газы поступают из выпускного трубопровода 18 через выпускное окно 206 и трубопровод 202. Назначением этой особенности является поступление выхлопных газов в свежий воздух, поступающий по впускному трубопроводу 8, и смешивание с ним для сокращения загрязняющих выбросов. Введенные выхлопные газы охлаждаются охлаждающими ребрами 202b, расположенными на трубопроводе 202. In the inlet pipe 8 there is a proportional valve 201, which serves to proportionally limit the amount of air flow passing through the pipe 8, which causes the exhaust gases to be sucked through a window 204 in the wall of the pipe 8. These gases come from the exhaust pipe 18 through the exhaust window 206 and pipe 202 The purpose of this feature is the intake of exhaust gases into the fresh air coming in through the inlet pipe 8 and mixing with it to reduce polluting emissions. The introduced exhaust gases are cooled by cooling fins 202b located on the pipe 202.

Двигатель 1002, изображенный на фиг.2, характеризуется более протяженным процессом расширения, низкой степенью сжатия и возможностью создания заряда топливной смеси, вес которого изменяется от веса, меньшего, чем нормальный вес, до веса, превышающего нормальный вес, а также способен выборочно обеспечивать среднее эффективное давление в цилиндре, более высокое, чем в известных конструкциях обычных двигателей, и имеет такое же или более низкое максимальное давление в цилиндре по сравнению с известными двигателями. Блок 27 управления двигателем (БУД) и регулируемые клапаны 3, 4, 5 и 6 на трубопроводах, как показано на чертеже, создают систему регулирования плотности, давления и температуры заряда, а также среднего и максимального давления в цилиндре, что обеспечивает возможность повышения экономии топлива и выработки повышенного крутящего момента и большей мощности при низких скоростях вращения двигателя в сочетании с малыми загрязняющими выбросами как для двигателей с искровым зажиганием, так и для двигателей с воспламенением от сжатия. В других вариантах выполнения может применяться система синхронизации регулируемых клапанов, которая совместно с системой регулирования, такой как блок 27 управления двигателем (БУД), может регулировать время открытия и закрытия впускных клапанов 16 для дальнейшего усовершенствования управления параметрами в камерах сгорания цилиндров 7a-7f двигателя 1002 для получения более пологой характеристики крутящего момента и более высокой мощности при низких значениях расхода топлива и загрязняющих выбросов.The engine 100 2 shown in FIG. 2 is characterized by a longer expansion process, a lower compression ratio and the possibility of creating a charge of the fuel mixture, the weight of which varies from a weight less than normal weight to a weight exceeding normal weight, and is also able to selectively provide the average effective pressure in the cylinder is higher than in conventional constructions of conventional engines and has the same or lower maximum pressure in the cylinder compared to known engines. The engine control unit (ECU) 27 and the adjustable valves 3, 4, 5, and 6 on the pipelines, as shown in the drawing, create a system for regulating the density, pressure and charge temperature, as well as the average and maximum pressure in the cylinder, which makes it possible to increase fuel economy and the generation of increased torque and greater power at low engine speeds in combination with low polluting emissions for both spark ignition engines and compression ignition engines. In other embodiments, an adjustable valve synchronization system may be used which, together with a control system, such as an engine control unit (ECU) 27, can adjust the opening and closing times of the intake valves 16 to further improve parameter control in the combustion chambers of the cylinders 7a-7f of the engine 100 2 to obtain a flatter torque characteristic and higher power at low fuel consumption and polluting emissions.

Краткое описание работы двигателя 1002, изображенного на фиг.2
Предлагаемый двигатель 1002, изображенный на фиг.2, является высокоэффективным двигателем, обладающим высокой мощностью и большим крутящим моментом, низким расходом топлива и небольшими загрязняющими выбросами. Новый рабочий цикл является циклом сгорания с внешним сжатием. В таком цикле часть всасываемого воздуха (который целиком сжимают в силовых цилиндрах известных двигателей) выборочно сжимают по меньшей мере одним дополнительным компрессором 1, 2. Подъем температуры при сжатии может быть снижен посредством охладителей 10, 11, 12, охлаждающих поступающий воздух, а также путем более короткого хода сжатия.
A brief description of the operation of the engine 100 2 shown in figure 2
The proposed engine 100 2 , shown in figure 2, is a highly efficient engine with high power and high torque, low fuel consumption and low polluting emissions. The new duty cycle is an external compression combustion cycle. In such a cycle, part of the intake air (which is completely compressed in the power cylinders of known engines) is selectively compressed by at least one additional compressor 1, 2. The temperature rise during compression can be reduced by means of coolers 10, 11, 12, cooling the incoming air, as well as by shorter compression stroke.

Один предлагаемый предпочтительный способ работы двигателя 1002, работающего по новому циклу, включает следующее:
1. В зависимости от требований к мощности двигателя (например, требований, связанных с изменением величины нагрузки) или поступающий под атмосферным давлением воздух, или поступающий воздух, сжатый по меньшей мере одним дополнительным компрессором и имеющий температуру и давление, величину которых регулируют перепускными системами и охладителями зарядного воздуха, подают в силовой цилиндр 7 путем хода впуска поршня 22.
One proposed preferred mode of operation of the new 100 cycle engine 100 2 includes the following:
1. Depending on the requirements for engine power (for example, requirements related to changes in the load) either the air entering under atmospheric pressure or the incoming air compressed by at least one additional compressor and having a temperature and pressure, the magnitude of which is regulated by bypass systems and charge air coolers, served in the power cylinder 7 by the stroke of the inlet of the piston 22.

2. (а) После завершения хода впуска впускной клапан 16 (такой клапан может быть один или их может быть несколько) оставляют открытым на некоторый период времени после того, как поршень 22 прошел нижнюю мертвую точку, так что часть свежего заряда воздуха нагнетается назад во впускной коллектор 13, 14. Впускной клапан 16 затем закрывают при нахождении поршня в некоторой точке и тем самым герметизируют цилиндр 7, устанавливая таким образом величину степени сжатия двигателя. 2. (a) After completion of the intake stroke, the intake valve 16 (there may be one or several such valve) is left open for a certain period of time after the piston 22 has passed the bottom dead center, so that part of the fresh air charge is pumped back into the intake manifold 13, 14. The intake valve 16 is then closed when the piston is at some point and thereby seal the cylinder 7, thereby setting the compression ratio of the engine.

(b) В другом случае впускной клапан 16 закрывают рано, во время хода впуска, до того, как поршень 22 достигнет нижней мертвой точки. Находящийся в замкнутом объеме заряд воздуха затем подвергают расширению до полного объема цилиндра 7, а сжатие заряда начинается, когда поршень 22 дойдет до точки хода сжатия, в которой клапан 16 закрыт. (b) In another case, the intake valve 16 is closed early, during the intake stroke, before the piston 22 reaches bottom dead center. The air charge located in the closed volume is then expanded to the full volume of the cylinder 7, and the charge compression begins when the piston 22 reaches the compression stroke point at which the valve 16 is closed.

3. (а) Во время хода сжатия поршня 22 в точке, в которой клапан 16 закрыт, на этапах либо по п.2(а), либо по п.2(b) начинается сжатие, создавая при этом низкую степень сжатия, что дает возможность уменьшения подъема температуры во время хода сжатия. 3. (a) During the compression stroke of the piston 22 at the point at which the valve 16 is closed, compression begins at the stages of either claim 2 (a) or claim 2 (b), thereby creating a low compression ratio, which makes it possible to reduce the temperature rise during the compression stroke.

(b) Во время работы с низкой нагрузкой, например при движении транспортного средства с установившейся скоростью или при выработке энергии с низкой нагрузкой, клапаны 3, 5 закрыты, а воздушные перепускные клапаны (ВПК) 4 и 6 на обоих компрессорах 1 и 2 предпочтительно открыты, так что происходит возврат поступающего воздуха без его сжатия во впускные трубопроводы 110 и 103 компрессоров 2 и 1. В это время поршни 22a-22f двигателя всасывают поступающий естественным путем воздух минуя компрессор (компрессоры). Это уменьшает работу привода компрессора и повышает экономию топлива. (b) During operation with a low load, for example when the vehicle is moving at a steady speed or when generating energy with a low load, the valves 3, 5 are closed and the air bypass valves (VPK) 4 and 6 on both compressors 1 and 2 are preferably open so that there is a return of the incoming air without compression into the intake pipes 110 and 103 of the compressors 2 and 1. At this time, the engine pistons 22a-22f suck in naturally incoming air bypassing the compressor (s). This reduces compressor drive performance and improves fuel economy.

(с) При возникновении потребности в выработке повышенной мощности плотность и давление заряда могут быть увеличены путем перекрытия клапана (ВПК) 4, что приводит к повышению давления воздуха компрессором 2, и, кроме того, или путем подключения второй ступени сжатия посредством компрессора 1, что приводит к тому же, что происходит при закрытии клапана 6, либо путем повышения скорости вращения компрессора 2 или обоих компрессоров. В то же время клапаны 5 и 3 должны быть открыты для направления заряда воздуха целиком или частично через промежуточные охладители 10, 11 и 12 для повышения плотности зарядного воздуха. (c) If there is a need to generate increased power, the density and pressure of the charge can be increased by shutting off the valve (MIC) 4, which leads to an increase in air pressure by compressor 2, and, in addition, or by connecting a second compression stage by compressor 1, which leads to the same thing that happens when closing valve 6, or by increasing the speed of rotation of the compressor 2 or both compressors. At the same time, the valves 5 and 3 must be open to direct the charge of air in whole or in part through the intermediate coolers 10, 11 and 12 to increase the density of the charging air.

4. Сжатие продолжается, добавляют топливо, если оно еще не присутствует в заряде, заряд воспламеняют, а его сгорание вызывает сильное расширение газов с воздействием на поршень 22, вырабатывая при этом большое количество энергии на любом из этапов работы 3(а), (b) или (с). Эта энергия, создающая высокое среднее эффективное давление в цилиндре, преобразуется в большой крутящий момент и большую мощность, особенно на этапе (с). 4. Compression continues, fuel is added, if it is not already present in the charge, the charge is ignited, and its combustion causes a strong expansion of gases with action on the piston 22, while generating a large amount of energy at any stage 3 (a), (b ) or with). This energy, which creates a high average effective pressure in the cylinder, is converted to high torque and high power, especially in step (c).

Подробное описание работы двигателя 1002, изображенного на фиг.2
Во время хода впуска (первого такта) поршня 22 воздух, который (в зависимости от требований к развиваемой мощности) находится либо под атмосферным давлением, либо был сжат компрессором 2 и/или компрессором 1 до несколько повышенного давления, протекает через трубопроводы 15 от воздушного коллектора 13 или 14 через впускной клапан 16 в цилиндр 7. Во время хода впуска поршня 22 впускной клапан 16 закрывается при прохождении поршнем точки x, герметизируя цилиндр 7. Начиная от этой точки, происходит расширение заряда воздуха до максимального объема цилиндра. Затем, во время хода сжатия (второго такта) сжатие не происходит до возврата поршня 22 в точку x, в которой во время хода впуска впускной клапан 16 был закрыт. (Для расчета степени сжатия двигателя рабочий объем цилиндра, остающийся при нахождении поршня в точке x, делят на объем камеры сгорания.) В другом случае во время хода впуска (первого такта) поршня 22 впускной клапан 16 удерживают в открытом положении на всем протяжении хода впуска, а также после прохождения поршнем 22 нижней мертвой точки и на значительной части хода сжатия (второго такта), составляющей от 10% до, возможно, 50% или более от хода сжатия, тем самым выталкивая часть зарядного воздуха назад в коллектор 13 или 14, а затем впускной клапан 16 закрывают, герметизируя цилиндр 7, для установления низкой степени сжатия в цилиндрах двигателя. В момент закрытия впускного клапана 16 плотность, температура и давление содержимого цилиндра 7 приблизительно равны соответствующим параметрам заряда воздуха в коллекторах 13 и 14.
A detailed description of the operation of the engine 100 2 shown in figure 2
During the stroke of the inlet (first stroke) of the piston 22, air that (depending on the requirements for the developed power) is either at atmospheric pressure or has been compressed by the compressor 2 and / or compressor 1 to a slightly increased pressure flows through the pipelines 15 from the air manifold 13 or 14 through the inlet valve 16 into the cylinder 7. During the stroke of the inlet of the piston 22, the inlet valve 16 closes when the piston passes point x, sealing cylinder 7. Starting from this point, the air charge expands to the maximum volume of qi core. Then, during the compression stroke (second stroke), compression does not occur until the piston 22 returns to point x, at which the intake valve 16 was closed during the intake stroke. (To calculate the compression ratio of the engine, the working volume of the cylinder remaining when the piston is at point x is divided by the volume of the combustion chamber.) In the other case, during the intake stroke (first stroke) of the piston 22, the intake valve 16 is kept open throughout the entire intake stroke and also after the piston 22 passes the bottom dead center and on a significant part of the compression stroke (second stroke), comprising from 10% to possibly 50% or more of the compression stroke, thereby pushing part of the charging air back into the manifold 13 or 14, and then intake valve 16 close by sealing cylinder 7 to establish a low compression ratio in the engine cylinders. At the moment of closing the intake valve 16, the density, temperature and pressure of the contents of the cylinder 7 are approximately equal to the corresponding parameters of the air charge in the collectors 13 and 14.

При работе в режиме низкой нагрузки, например при движении транспортного средства с установившейся скоростью или при выработке энергии в режиме низкой нагрузки, клапаны 5 и 3 закрыты, а клапаны 4 и 6, ведущие к обоим компрессорам 1 и 2, предпочтительно открыты, так что происходит возврат всасываемого воздуха без его сжатия во впускные трубопроводы 110 и 103 компрессоров 2 и 1. В это время поршни 22a-22f двигателя всасывают поступающий естественным путем воздух, минуя компрессор (компрессоры). Это уменьшает работу привода компрессора и дополнительно повышает экономию топлива. When operating in low load mode, for example when the vehicle is moving at a steady speed or when generating energy in low load mode, valves 5 and 3 are closed, and valves 4 and 6 leading to both compressors 1 and 2 are preferably open, so this happens returning the intake air without compressing it to the intake lines 110 and 103 of the compressors 2 and 1. At this time, the engine pistons 22a-22f draw in naturally incoming air, bypassing the compressor (s). This reduces compressor drive performance and further improves fuel economy.

При потребности в средних величинах крутящего момента и мощности, например при движении с большой скоростью или при выработке электроэнергии в режиме средней нагрузки, клапаны 3 и 5 предпочтительно закрыты, а также закрыты клапаны 4 и 6. Это приводит к прекращению рециркуляции поступающего под атмосферным давлением воздуха через компрессор 2 и 1, и оба компрессора начинают сжимать зарядный воздух до давления, превышающего атмосферное, в то время как закрытые клапаны 3 и 5 направляют зарядный воздух через трубопроводы 104, 110, 111 и 121/122 в обход охладителей 10, 11 и 12, изображенных на фиг.2, с прохождением зарядного воздуха непосредственно к коллекторам 13 и 14 и цилиндрам 7a-7f, где более плотный, но горячий заряд повышает среднее эффективное давление в цилиндре двигателя с созданием повышенного крутящего момента и повышенной мощности. If you need average values of torque and power, for example when driving at high speed or when generating electricity in medium load mode, valves 3 and 5 are preferably closed and valves 4 and 6 are closed. This leads to the cessation of air recirculation under atmospheric pressure through compressor 2 and 1, and both compressors begin to compress charging air to a pressure higher than atmospheric pressure, while closed valves 3 and 5 direct charging air through pipelines 104, 110, 111 and 121/122, bypassing cooling senders 10, 11 and 12, shown in figure 2, with the passage of charging air directly to the collectors 13 and 14 and cylinders 7a-7f, where a denser, but hotter charge increases the average effective pressure in the engine cylinder with the creation of increased torque and increased power.

При потребности в повышенной мощности, например при резком разгоне или при выработке электроэнергии в режиме большой нагрузки, клапан 4 предпочтительно закрыт, а клапан 3 открыт. Это приводит к тому, что компрессор 2 сжимает весь заряд воздуха, клапан 3 направляет его через трубопроводы 112 или 113, и сжатый зарядный воздух подают к коллекторам 13, 14 и к цилиндрам 7a-7f через охладители 11 и 12. Для выработки еще более высокой мощности клапан 5 открывают, а перепускной клапан 6 закрывают, и компрессор 1 начинает работать в качестве второй ступени сжатия, при этом весь заряд воздуха направляют через промежуточные охладители 10, 11 и 12 для получения заряда большой плотности. Затем очень плотный охлажденный заряд воздуха при его смешении с топливом, воспламенении и расширении со степенью расширения, превышающей степень сжатия двигателя, создает большой крутящий момент и большую мощность. When the need for increased power, for example during sudden acceleration or when generating electricity in heavy load mode, valve 4 is preferably closed and valve 3 is open. This leads to the fact that the compressor 2 compresses the entire charge of air, the valve 3 directs it through pipelines 112 or 113, and the compressed charging air is supplied to the collectors 13, 14 and to the cylinders 7a-7f through coolers 11 and 12. To produce even higher the power valve 5 is opened, and the bypass valve 6 is closed, and the compressor 1 begins to operate as a second compression stage, while the entire charge of air is directed through the intercoolers 10, 11 and 12 to obtain a charge of high density. Then a very dense cooled charge of air when it is mixed with fuel, ignited and expanded with a degree of expansion exceeding the compression ratio of the engine, creates a large torque and high power.

Чем больше вес заряда воздуха и его плотность, тем раньше (или позже) может быть закрыт впускной клапан для установления низкой степени сжатия и для сохранения энергии, и тем меньше тепла выделяется и меньше растет давление при сжатии в цилиндре. В рассматриваемом четырехтактном двигателе поступающий заряд может быть сжат до давления в четыре - пять атмосфер (0,4-0,5 МПа), а если степень сжатия двигателя достаточно мала и составляет, например, от 4:1 до 8:1 (более высокие значения относятся к дизельному топливу), то даже при зажигании от искры отсутствует проблема детонации. Степень расширения должна оставаться весьма большой, предпочтительно 14:1 при применении зажигания от искры и возможно 19:1 для работы с воспламенением от сжатия. The greater the weight of the charge of air and its density, the earlier (or later) the intake valve can be closed to establish a low degree of compression and to save energy, and the less heat is generated and the pressure increases during compression in the cylinder. In the four-stroke engine under consideration, the incoming charge can be compressed to a pressure of four to five atmospheres (0.4-0.5 MPa), and if the compression ratio of the engine is sufficiently small and ranges, for example, from 4: 1 to 8: 1 (higher values refer to diesel fuel), even when ignited by a spark there is no knock problem. The expansion ratio should remain very large, preferably 14: 1 when using spark ignition, and possibly 19: 1 for compression ignition operation.

Степень сжатия задана рабочим объемом цилиндра 7, остающимся после достижения поршнем во время хода сжатия точки x (впускной клапан 16 закрыт), поделенным на объем камеры сгорания. Степень расширения во всех случаях превышает степень сжатия. Степень расширения задана полным рабочим объемом цилиндра, поделенным на объем камеры сгорания. The compression ratio is set by the working volume of the cylinder 7 remaining after the piston reaches the point x during the compression stroke (intake valve 16 is closed), divided by the volume of the combustion chamber. The expansion ratio in all cases exceeds the compression ratio. The degree of expansion is given by the total cylinder displacement divided by the volume of the combustion chamber.

Топливо может образовывать смесь с воздухом, а также может впрыскиваться в корпус 56 дросселя, изображенный на фиг.16, или в поступающий поток воздуха, или в предкамеру, изображенную на фиг.21, или через впускной клапан 16, или непосредственно в камеру сгорания. При подаче топлива впрыскиванием последнее должно происходить в момент достижения поршнем 22 точки x, когда впускной клапан закрыт, или позже этого момента. Топливо может быть также впрыснуто и позже, а в случае работы с применением воспламенения от сжатия оно может впрыскиваться в месте, в котором обычно происходит ввод дизельного топлива, возможно, в предкамеру или непосредственно в камеру сгорания, или непосредственно на запальную свечу. The fuel may form a mixture with air, and may also be injected into the throttle body 56 of FIG. 16, or into the incoming air stream, or into the chamber shown in FIG. 21, either through the inlet valve 16, or directly into the combustion chamber. When fuel is injected, the latter should occur when the piston 22 reaches point x, when the intake valve is closed, or later. Fuel can also be injected later, and in the case of compression ignition, it can be injected in the place where diesel fuel is usually injected into, possibly in the pre-chamber or directly into the combustion chamber, or directly onto the spark plug.

В надлежащее время происходит воспламенение топливно-воздушной смеси и расширение газов с воздействием на поршень для осуществления рабочего хода (третьего такта). При нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки в надлежащее время открывается (открываются) выпускной клапан 17 (выпускные клапаны 17), а при продувочном ходе (четвертый такт) поршень 22 поднимается, вызывая эффективную продувку цилиндра путем своего принудительного перемещения, после чего клапан 17 (клапаны 17) закрывается (закрываются). In due time, ignition of the fuel-air mixture and expansion of the gases with the action of the piston for the implementation of the stroke (third cycle). When the piston is near the bottom dead center, the exhaust valve 17 (exhaust valves 17) opens (opens) at the right time, and during the purge stroke (fourth stroke) the piston 22 rises, causing the cylinder to purge effectively by forcing it to move, after which valve 17 (valves 17) closes (close).

Этим завершается один цикл четырехтактного двигателя. This completes one cycle of a four-stroke engine.

Двигатель 1003, изображенный на фиг.3
На фиг. 3 показан поршневой шестицилиндровый двигатель 1003 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, в котором все цилиндры 7a-7f (только один из которых изображен в разрезе) и связанные с ними поршни 22a-22f работают по четырехтактному циклу, причем все силовые цилиндры используются для вырабатывания энергии и передачи ее общему коленчатому валу 20 посредством шатунов соответственно 19a-19f. Дополнительный поршневой компрессор 1 и дополнительный ротационный компрессор 2 подают сжатый заряд воздуха повышенного давления или обеспечивают возможность подачи через компрессоры воздуха под атмосферным давлением к коллекторам 13 и 14 и к работающим по четырехтактному циклу цилиндрам 7a-7f. В предпочтительных вариантах выполнения клапаны 3, 4, 5 и 6 и промежуточные охладители 10, 11 и 12 применяются для регулирования плотности, веса, температуры и давления заряда воздуха. Работа впускных клапанов 16 синхронизирована для регулирования степени сжатия двигателя 1003. Камера сгорания имеет размеры, обеспечивающие получение определенной степени расширения двигателя.
The engine 100 3 shown in figure 3
In FIG. 3 shows a piston six-cylinder internal combustion engine 100 3 with a crank mechanism, in which all cylinders 7a-7f (only one of which is shown in section) and the associated pistons 22a-22f operate in a four-stroke cycle, and all power cylinders are used for generating energy and transmitting it to the common crankshaft 20 by means of connecting rods, respectively 19a-19f. An additional reciprocating compressor 1 and an additional rotary compressor 2 supply compressed air charge of increased pressure or provide the possibility of supplying air through atmospheric pressure compressors to the manifolds 13 and 14 and to the cylinders 7a-7f operating on a four-cycle cycle. In preferred embodiments, valves 3, 4, 5, and 6 and intercoolers 10, 11, and 12 are used to control the density, weight, temperature, and charge pressure of the air. The operation of the intake valves 16 is synchronized to control the compression ratio of the engine 100 3 . The combustion chamber has dimensions that provide a certain degree of expansion of the engine.

Двигатель 1003, изображенный на фиг.3, характеризуется более протяженным процессом расширения, низкой степенью сжатия и возможностью создания заряда топливной смеси, вес которого изменяется от веса, меньшего, чем нормальный вес, до веса, превышающего нормальный вес, а также способен выборочно обеспечивать среднее эффективное давление в цилиндре, более высокое, чем в известных конструкциях обычных двигателей, и имеет такое же или более низкое максимальное давление в цилиндре по сравнению с известными двигателями. Блок 27 управления двигателем (БУД) и регулируемые клапаны 3, 4, 5 и 6 на трубопроводах, как показано на чертеже, образуют систему регулирования плотности, давления и температуры заряда, а также среднего и максимального давления в силовом цилиндре 7, что обеспечивает возможность повышения экономии топлива и выработки повышенного крутящего момента и большей мощности при низких скоростях вращения двигателя в сочетании с малыми загрязняющими выбросами как для двигателей с искровым зажиганием, так и для двигателей с воспламенением от сжатия. В других вариантах выполнения может применяться система синхронизации регулируемых клапанов, которая совместно с системой регулирования, такой как блок 27 (БУД), может регулировать время открытия и закрытия впускных клапанов 16 для дальнейшего усовершенствования управления параметрами в камерах сгорания цилиндров 7a-7f двигателя 1003 для получения более пологой характеристики крутящего момента и более высокой мощности при низких значениях расхода топлива и загрязняющих выбросов.The engine 100 3 shown in FIG. 3 is characterized by a longer expansion process, a low compression ratio and the possibility of creating a charge of the fuel mixture, the weight of which varies from a weight less than normal weight to a weight exceeding normal weight, and is also able to selectively provide the average effective pressure in the cylinder is higher than in conventional designs of conventional engines, and has the same or lower maximum pressure in the cylinder compared with known engines. The engine control unit 27 (ECU) and the adjustable valves 3, 4, 5 and 6 on the pipelines, as shown in the drawing, form a system for controlling the density, pressure and charge temperature, as well as the average and maximum pressure in the power cylinder 7, which makes it possible to increase fuel economy and the production of increased torque and greater power at low engine speeds in combination with low polluting emissions for both spark ignition engines and compression ignition engines. In other embodiments, an adjustable valve synchronization system may be used which, together with a control system such as a control unit 27 (ECU), can control the opening and closing times of the intake valves 16 to further improve parameter control in the combustion chambers of the cylinders 7a-7f of the engine 100 3 for obtaining a flatter torque characteristics and higher power at low fuel consumption and polluting emissions.

Краткое описание работы двигателя 1003, изображенного на фиг.3
Предлагаемый двигатель 1003, изображенный на фиг.3, является высокоэффективным двигателем, обладающим высокой мощностью и высоким крутящим моментом, низким расходом топлива и низкими загрязняющими выбросами. Новый рабочий цикл является циклом сгорания с внешним сжатием. В таком цикле часть поступающего воздуха (который целиком сжимают в силовых цилиндрах известных двигателей) выборочно сжимают по меньшей мере одним дополнительным компрессором 1, 2. Подъем температуры при сжатии может быть снижен с использованием охладителей 10, 11, 12, охлаждающих всасываемый воздух, а также путем более короткого хода сжатия.
A brief description of the operation of the engine 100 3 shown in figure 3
The proposed engine 100 3 , shown in figure 3, is a highly efficient engine with high power and high torque, low fuel consumption and low polluting emissions. The new duty cycle is an external compression combustion cycle. In such a cycle, part of the incoming air (which is completely compressed in the power cylinders of known engines) is selectively compressed with at least one additional compressor 1, 2. The temperature rise during compression can be reduced using coolers 10, 11, 12 that cool the intake air, and by shorter compression stroke.

Один предлагаемый предпочтительный способ работы двигателя 1003, работающего по новому циклу, включает следующее:
1. В зависимости от требований к мощности двигателя (например, требований, связанных с изменением величины нагрузки) поступающий под атмосферным давлением воздух или воздух, сжатый по меньшей мере одним дополнительным компрессором и имеющий температуру и давление, величину которых регулируют перепускными системами и охладителями зарядного воздуха, подают в силовой цилиндр 7 путем хода впуска поршня 22.
One proposed preferred method of operation of the engine 100 3 operating on a new cycle, includes the following:
1. Depending on the engine power requirements (for example, requirements associated with changing the load value), air or air entering at atmospheric pressure, compressed by at least one additional compressor and having a temperature and pressure, the value of which is regulated by bypass systems and charge air coolers , served in the master cylinder 7 by the stroke of the inlet of the piston 22.

2. (а) После завершения хода впуска впускной клапан 16 (такой клапан может быть один или их может быть несколько, 16, 16') оставляют открытым на некоторый период времени после того, как поршень 22 прошел нижнюю мертвую точку, так что часть свежего заряда воздуха нагнетается назад во впускные коллекторы 13, 14. Впускной клапан 16 затем закрывают при нахождении поршня в некоторой точке и тем самым герметизируют цилиндр 7, устанавливая таким образом величину степени сжатия двигателя. 2. (a) After completion of the intake stroke, the intake valve 16 (there may be one or several, 16, 16 'such valve) is left open for a certain period of time after the piston 22 has passed the bottom dead center, so that some of the fresh the charge of air is pumped back into the intake manifolds 13, 14. The intake valve 16 is then closed when the piston is at a certain point and thereby seal the cylinder 7, thereby setting the compression ratio of the engine.

(b) В другом случае впускной клапан 16 закрывают рано, во время хода впуска, до того, как поршень 22 достигает нижней мертвой точки. Находящийся в замкнутом объеме заряд воздуха затем подвергают расширению до полного объема цилиндра 7, а сжатие заряда начинается, когда поршень 22 дойдет до точки хода сжатия, в которой впускной клапан 16 закрыт. (b) In another case, the intake valve 16 is closed early, during the intake stroke, before the piston 22 reaches bottom dead center. The air charge located in the closed volume is then expanded to the full volume of the cylinder 7, and the compression of the charge begins when the piston 22 reaches the compression stroke point at which the intake valve 16 is closed.

3. (а) Во время хода сжатия поршня 22 в точке, в которой клапан 16 закрыт, на этапах либо по п.2(а), либо по п.2(b), начинается сжатие с созданием при этом низкой степени сжатия, что дает возможность уменьшения подъема температуры во время хода сжатия. 3. (a) During the compression stroke of the piston 22 at the point at which the valve 16 is closed, the compression begins at the stages of either claim 2 (a) or claim 2 (b), thereby creating a low compression ratio, which makes it possible to reduce the temperature rise during the compression stroke.

(b) Во время работы на режиме низкой нагрузки, например при движении транспортного средства с установившейся скоростью или при выработке энергии в режиме низкой нагрузки, клапаны 3 и 5 закрыты, а воздушные перепускные клапаны (ВПК) 4 и 6 на обоих компрессорах 1 и 2 предпочтительно открыты, так что происходит возврат поступающего воздуха без его сжатия во впускные трубопроводы 110 и 8 компрессоров 1 и 2. В это время поршни 22a-22f двигателя всасывают поступающий естественным путем воздух минуя компрессор (компрессоры). Это уменьшает работу привода компрессора и дополнительно повышает экономию топлива. (b) During low-load operation, for example, when the vehicle is moving at a steady speed or when power is generated in low-load mode, valves 3 and 5 are closed and the air bypass valves (VPK) 4 and 6 on both compressors 1 and 2 preferably open, so that the incoming air is returned without compression to the intake pipes 110 and 8 of the compressors 1 and 2. At this time, the engine pistons 22a-22f draw in naturally incoming air bypassing the compressor (s). This reduces compressor drive performance and further improves fuel economy.

(с) При возникновении потребности в получении повышенной мощности плотность и давление заряда могут быть увеличены путем перекрытия клапана 4, что приводит к повышению давления зарядного воздуха компрессором 1, и, кроме того, либо путем подключения второй ступени сжатия посредством компрессора 2, что приводит к тому же, что происходит при закрытии клапана 6, либо путем повышения скорости вращения компрессоров 1 или 2 или обоих компрессоров. В то же время клапаны 3 и 5 должны частично или полностью направлять заряд воздуха через промежуточные охладители 10, 11 и 12 для повышения плотности зарядного воздуха. (c) If there is a need to obtain increased power, the charge density and pressure can be increased by shutting off the valve 4, which leads to an increase in the pressure of the charging air by the compressor 1, and, in addition, either by connecting the second compression stage by the compressor 2, which leads to the same thing that happens when closing valve 6, or by increasing the speed of rotation of the compressors 1 or 2 or both compressors. At the same time, valves 3 and 5 must partially or completely direct the charge of air through the intercoolers 10, 11 and 12 to increase the density of the charging air.

4. Сжатие продолжается, добавляют топливо, если оно еще не присутствует в заряде, заряд воспламеняют, а его сгорание вызывает сильное расширение газов с воздействием на поршень 22, вырабатывая при этом большое количество энергии на любом из этапов работы 3(а), (b) или (с). Эта энергия, создающая высокое среднее эффективное давление в цилиндре, преобразуется в большой крутящий момент и большую мощность, особенно на этапе (с). 4. Compression continues, fuel is added, if it is not already present in the charge, the charge is ignited, and its combustion causes a strong expansion of gases with action on the piston 22, while generating a large amount of energy at any stage 3 (a), (b ) or with). This energy, which creates a high average effective pressure in the cylinder, is converted to high torque and high power, especially in step (c).

Подробное описание работы двигателя 1003, изображенного на фиг.3
Во время хода впуска (первого такта) поршня 22 воздух, который (в зависимости от требований к развиваемой мощности) находится или под атмосферным давлением, или был сжат компрессором 1 или 2 до несколько повышенного давления, протекает через трубопроводы 15 от коллектора 13 или 14 через впускной клапан 16 в цилиндр 7. Во время хода впуска поршня 22 впускной клапан 16 закрывается (при нахождении поршня в точке x). Начиная от этой точки, происходит расширение содержимого цилиндра до максимального объема этого цилиндра. Затем, во время хода сжатия (второго такта) сжатие не происходит до возврата поршня 22 в точку x, в которой во время хода впуска впускной клапан 16 был закрыт, герметизируя цилиндр 7. (Для расчета степени сжатия двигателя рабочий объем цилиндра, остающийся при нахождении поршня в точке x, делят на объем камеры сгорания.) В другом случае во время хода впуска (первого такта) поршня 22 впускной клапан 16 может удерживаться открытым при ходе впуска после прохождения поршнем нижней мертвой точки, а также на значительной части хода сжатия (второго такта), составляющей от 10% до, возможно, 50% или более от хода сжатия, тем самым выталкивая часть зарядного воздуха назад во впускной коллектор, и затем впускной клапан 16 закрывают для установления низкой степени сжатия в цилиндрах двигателя.
A detailed description of the operation of the engine 100 3 shown in figure 3
During the stroke of the inlet (first stroke) of the piston 22, air, which (depending on the requirements for the developed power) is either at atmospheric pressure or has been compressed by the compressor 1 or 2 to a slightly increased pressure, flows through pipelines 15 from the manifold 13 or 14 through the inlet valve 16 into the cylinder 7. During the stroke of the inlet of the piston 22, the inlet valve 16 closes (when the piston is at point x). Starting from this point, the contents of the cylinder expand to the maximum volume of this cylinder. Then, during the compression stroke (second stroke), compression does not occur until the piston 22 returns to point x, at which the intake valve 16 was closed during the intake stroke, sealing cylinder 7. (To calculate the compression ratio of the engine, the working volume of the cylinder remaining when the piston at point x, divided by the volume of the combustion chamber.) In another case, during the intake stroke (first stroke) of the piston 22, the intake valve 16 can be kept open during the intake stroke after the piston passes the bottom dead center, as well as for a significant part of the compression stroke (second measure), s leaving 10% to possibly 50% or more of the compression stroke, thereby pushing part of the charging air back into the intake manifold, and then the intake valve 16 is closed to establish a low compression ratio in the engine cylinders.

При работе в режиме низкой нагрузки, например при движении транспортного средства с установившейся скоростью или при выработке энергии в режиме низкой нагрузки, клапаны 3 и 5 закрыты, а воздушные перепускные клапаны 4 и 6 (ВПК) на обоих компрессорах 1 и 2 предпочтительно открыты, так что происходит возврат поступающего воздуха без его сжатия во впускные трубопроводы 110 и 8 компрессоров 1 и 2. В это время поршни 22a-22f двигателя всасывают поступающий естественным путем воздух, минуя компрессор (компрессоры). Это уменьшает работу привода компрессора и дополнительно повышает экономию топлива. When operating in low load mode, for example when the vehicle is moving at a steady speed or when energy is generated in low load mode, valves 3 and 5 are closed, and air bypass valves 4 and 6 (MIC) on both compressors 1 and 2 are preferably open, so that there is a return of the incoming air without compression into the intake pipes 110 and 8 of the compressors 1 and 2. At this time, the engine pistons 22a-22f absorb naturally incoming air, bypassing the compressor (s). This reduces compressor drive performance and further improves fuel economy.

При потребности в средних величинах крутящего момента и мощности, например при движении с большой скоростью или при выработке электроэнергии в режиме средней нагрузки, клапан 3, ведущий к компрессору 1, предпочтительно открыт, клапан 4 закрыт, а клапан 6 остается открытым. Это приводит к прекращению рециркуляции поступающего под атмосферным давлением воздуха через компрессор 1, который один начинает сжимать зарядный воздух до давления, превышающего атмосферное, в то время как закрытые клапаны 3 и 5 направляют зарядный воздух через трубопроводы 104, 110, 111 и 121/122 в обход охладителей 10, 11 и 12, как показано на фиг.3, с прохождением зарядного воздуха непосредственно к коллекторам 13 и 14 и силовым цилиндрам 7a-7f, где более плотный подогретый заряд повышает среднее эффективное давление в цилиндре двигателя с созданием повышенного крутящего момента и повышенной мощности. If you need average values of torque and power, for example when driving at high speed or when generating electricity in medium load mode, the valve 3 leading to the compressor 1 is preferably open, valve 4 is closed, and valve 6 remains open. This leads to the cessation of recirculation of air entering at atmospheric pressure through the compressor 1, which alone begins to compress the charging air to a pressure exceeding atmospheric pressure, while closed valves 3 and 5 direct the charging air through pipelines 104, 110, 111 and 121/122 bypassing coolers 10, 11 and 12, as shown in FIG. 3, with the passage of charging air directly to the collectors 13 and 14 and power cylinders 7a-7f, where a denser heated charge increases the average effective pressure in the engine cylinder with the creation of Higher torque and higher power.

При потребности в повышенной мощности, например при резком разгоне или при выработке электроэнергии в режиме большой нагрузки, воздушные перепускные клапаны 4 и 6 предпочтительно закрыты, а клапаны 3 и 5 открыты на обоих компрессорах. Это приводит к тому, что компрессоры 1 и 2 сжимают весь заряд воздуха, а клапаны 3 и 5 направляют его от трубопровода 8 через компрессоры 1 и 2, а затем сжатый зарядный воздух подают через трубопроводы 105, 106, 110, 112, 113, 114 и 115 к коллекторам 13, 14 и к цилиндрам 7a-7f через охладители 10, 11 и 12. Затем очень плотный, охлажденный заряд воздуха при его смешении с топливом, воспламенении и расширении со степенью расширения, превышающей степень сжатия двигателя, создает большой крутящий момент и большую мощность. If there is a need for increased power, for example during sudden acceleration or when generating electricity in heavy load mode, the air bypass valves 4 and 6 are preferably closed, and valves 3 and 5 are open on both compressors. This leads to the fact that compressors 1 and 2 compress the entire charge of air, and valves 3 and 5 direct it from pipeline 8 through compressors 1 and 2, and then compressed charging air is supplied through pipelines 105, 106, 110, 112, 113, 114 and 115 to the manifolds 13, 14 and to the cylinders 7a-7f through coolers 10, 11 and 12. Then a very dense, cooled charge of air when it is mixed with fuel, ignited and expanded with a degree of expansion exceeding the compression ratio of the engine creates high torque and more power.

Чем больше вес заряда воздуха и его плотность, тем раньше в ходе впуска (или позже в ходе сжатия) может быть закрыт впускной клапан для установления низкой степени сжатия и для сохранения энергии, и тем меньше тепла выделяется и меньше растет давление при сжатии в цилиндре. В рассматриваемом четырехтактном двигателе поступающий заряд может быть сжат до давления, составляющего четыре - пять атмосфер (0,4-0,5 МПа), а если степень сжатия достаточно низка и составляет, например, от 4:1 до 8:1 (более высокие значения относятся к дизельному топливу), то даже при зажигании от искры отсутствует проблема детонации. Степень расширения должна оставаться весьма большой, предпочтительно 14: 1 при применении зажигания от искры и возможно 19:1 для работы с применением воспламенения от сжатия. The greater the weight of the air charge and its density, the earlier the inlet valve can be closed during the inlet (or later during compression) to establish a low degree of compression and to save energy, and the less heat is generated and the pressure increases during compression in the cylinder. In the four-stroke engine under consideration, the incoming charge can be compressed to a pressure of four to five atmospheres (0.4-0.5 MPa), and if the compression ratio is sufficiently low and is, for example, from 4: 1 to 8: 1 (higher values refer to diesel fuel), even when ignited by a spark there is no knock problem. The degree of expansion should remain very large, preferably 14: 1 when using spark ignition and possibly 19: 1 for operation using compression ignition.

Степень сжатия задана рабочим объемом цилиндра 7, остающимся после достижения поршнем во время хода сжатия точки x (впускной клапан 16 закрыт), поделенным на объем камеры сгорания. Степень расширения во всех случаях превышает степень сжатия. Степень расширения задана полным рабочим объемом цилиндра, поделенным на объем камеры сгорания. The compression ratio is set by the working volume of the cylinder 7 remaining after the piston reaches the point x during the compression stroke (intake valve 16 is closed), divided by the volume of the combustion chamber. The expansion ratio in all cases exceeds the compression ratio. The degree of expansion is given by the total cylinder displacement divided by the volume of the combustion chamber.

Топливо может образовывать смесь с воздухом, а также может впрыскиваться в корпус 56 дросселя, изображенный на фиг.16, или в поступающий поток воздуха, или в предкамеру, изображенную на фиг.21, или через впускной клапан 16, или непосредственно в камеру сгорания. При подаче топлива впрыскиванием последнее должно происходить в момент достижения поршнем 22 точки x, когда впускной клапан закрыт, или позже этого момента. Топливо может быть также впрыснуто и позже, а в случае работы с воспламенением от сжатия оно может впрыскиваться в том месте, в котором обычно происходит ввод дизельного топлива, возможно, в предкамеру или непосредственно в камеру сгорания, или непосредственно на запальную свечу. The fuel may form a mixture with air, and may also be injected into the throttle body 56 of FIG. 16, or into the incoming air stream, or into the chamber shown in FIG. 21, either through the inlet valve 16, or directly into the combustion chamber. When fuel is injected, the latter should occur when the piston 22 reaches point x, when the intake valve is closed, or later. Fuel can also be injected later, and in the case of compression ignition, it can be injected in the place where diesel fuel is usually injected into, possibly in the pre-chamber or directly into the combustion chamber, or directly onto the ignition plug.

В надлежащее время происходят воспламенение топливно-воздушной смеси и расширение газов с воздействием на поршень для осуществления рабочего хода (третьего такта). При нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки в надлежащее время открывается (открываются) выпускной клапан 17 (выпускные клапаны 17), а при продувочном ходе (четвертый такт) поршень 22 поднимается, вызывая эффективную продувку цилиндра путем своего принудительного перемещения, после чего клапан 17 (клапаны 17) закрывается (закрываются). In due time, ignition of the fuel-air mixture and expansion of gases occur with the action of the piston for the implementation of the working stroke (third step). When the piston is near the bottom dead center, the exhaust valve 17 (exhaust valves 17) opens (opens) at the right time, and during the purge stroke (fourth stroke) the piston 22 rises, causing the cylinder to purge effectively by forcing it to move, after which valve 17 (valves 17) closes (close).

Этим завершается один цикл четырехтактного двигателя. This completes one cycle of a four-stroke engine.

Двигатель 1004, изображенный на фиг.4
На фиг. 4 показан поршневой шестицилиндровый двигатель 1003 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, который имеет два впуска 8 и 9 для атмосферного воздуха и соответствующие впускные трубопроводы 15-А, 15-В и в котором все цилиндры 7a-7f (только один (7) из которых изображен в разрезе) и связанные с ними поршни 22а-22f работают по четырехтактному циклу, а все силовые цилиндры используются для вырабатывания энергии и передачи ее общему коленчатому валу 20 посредством шатунов соответственно 19a-19f. Компрессор 2, изображенный на чертеже как ротационный компрессор Lysholm'a, вместе с воздушными трубопроводами, как показано на чертеже, подводит сжатый воздух по меньшей мере к одному впускному клапану 16-А цилиндра. Впуск 8 и дополнительный впуск 9, а также трубопроводы 15-А, 15-В выборочно подводят находящийся под атмосферным давлением заряд воздуха или воздух, сжатый до повышенного давления, к отдельным впускным клапанам 16-А и 16-В, открывающимся в один цилиндр 7a-7f (например, на чертеже они изображены открывающимися в цилиндр 7f). В предпочтительных вариантах выполнения регулирующие клапаны 3, 5 и 6 и промежуточные охладители 10, 11 и 12 применяются для регулирования плотности, веса, температуры и давления заряда воздуха. Работа впускных клапанов 16а-В - 16f-B, в которые воздух поступает через коллектор 14-В и впускные трубопроводы 15а-В - 15f-B, синхронизирована для регулирования степени сжатия двигателя 1004. Камера сгорания имеет размеры, обеспечивающие получение определенной степени расширения двигателя. Благодаря существенному сходству между двигателем 1004, изображенным на фиг.4, и двигателем, показанным на фиг.7, на которой система дополнительного впуска 9 воздуха показана штрих-пунктирными линиями, ниже имеются ссылки на фиг.7, относящиеся к одинаковым составляющим частям.
The engine 100 4 shown in figure 4
In FIG. 4 shows a piston six-cylinder internal combustion engine 100 3 with a crank mechanism, which has two inlets 8 and 9 for atmospheric air and corresponding inlet pipelines 15-A, 15-B and in which all cylinders 7a-7f (only one (7) of which is shown in section) and the associated pistons 22a-22f operate on a four-cycle cycle, and all the power cylinders are used to generate energy and transmit it to the common crankshaft 20 by connecting rods 19a-19f, respectively. Compressor 2, depicted in the drawing as a Lysholm rotary compressor, together with air lines, as shown in the drawing, supplies compressed air to at least one cylinder inlet valve 16-A. Inlet 8 and additional inlet 9, as well as pipelines 15-A, 15-B, selectively supply an atmospheric charge or compressed air to high pressure to separate inlet valves 16-A and 16-B, opening in one cylinder 7a -7f (for example, in the drawing they are shown opening in the cylinder 7f). In preferred embodiments, control valves 3, 5, and 6 and intercoolers 10, 11, and 12 are used to control the density, weight, temperature, and charge pressure of the air. The operation of the intake valves 16a-B - 16f-B, into which air enters through the manifold 14-B and the intake pipes 15a-B - 15f-B, is synchronized to control the compression ratio of the engine 100 4 . The combustion chamber has dimensions that provide a certain degree of expansion of the engine. Due to the significant similarities between the engine 100 4 shown in FIG. 4 and the engine shown in FIG. 7, in which the additional air intake system 9 is shown by dashed lines, below are references to FIG. 7 relating to the same components.

Двигатель 1004, изображенный на фиг.4, характеризуется более протяженным процессом расширения, низкой степенью сжатия и возможностью создания заряда топливной смеси, вес которого изменяется от веса, меньшего, чем нормальный вес, до веса, превышающего нормальный вес, а также способен выборочно обеспечивать среднее эффективное давление в цилиндре, более высокое, чем это имеет место в известных конструкциях обычных двигателей, и имеет такое же или более низкое максимальное давление в цилиндре по сравнению с известными двигателями. Блок 27 управления двигателем (БУД), изображенный, например, на фиг.7, и регулируемые клапаны 3, 5 и 6 на трубопроводах, как показано на чертеже, образуют систему регулирования плотности, давления и температуры заряда, а также среднего и максимального давления в цилиндре, что обеспечивает возможность повышения экономии топлива и выработки повышенного крутящего момента и повышенной мощности при всех скоростях вращения двигателя в сочетании с небольшими загрязняющими выбросами как для двигателей с искровым зажиганием, так и для двигателей с воспламенением от сжатия. В других вариантах выполнения система синхронизации регулируемых клапанов совместно с БУД 27 может также регулировать время открытия и закрытия клапанов 16-А и/или 16-В для дальнейшего усовершенствования управления параметрами в камерах сгорания с получением более пологой характеристики крутящего момента и высокой мощности при низких значениях расхода топлива и загрязняющих выбросов.The engine 100 4 shown in FIG. 4 is characterized by a longer expansion process, a lower compression ratio and the possibility of creating a charge of the fuel mixture, the weight of which varies from a weight less than normal weight to a weight exceeding normal weight, and is also able to selectively provide the average effective pressure in the cylinder, higher than that which occurs in the known designs of conventional engines, and has the same or lower maximum pressure in the cylinder compared with known engines. The engine control unit 27 (ECU), shown, for example, in Fig. 7, and the adjustable valves 3, 5 and 6 on the pipelines, as shown in the drawing, form a system for controlling the density, pressure and temperature of the charge, as well as the average and maximum pressure in cylinder, which provides the opportunity to increase fuel economy and generate increased torque and increased power at all engine speeds in combination with low polluting emissions for engines with spark ignition and engines with high compression ignition. In other embodiments, the synchronized valve synchronization system in conjunction with the ECU 27 can also control the opening and closing times of the 16-A and / or 16-B valves to further improve the control of parameters in the combustion chambers to obtain a flatter torque characteristics and high power at low values fuel consumption and polluting emissions.

Краткое описание работы двигателя 1004, изображенного на фиг.4
Предлагаемый двигатель 1004, изображенный на фиг.4, является высокоэффективным двигателем, обладающим высокой мощностью и высоким крутящим моментом, низким расходом топлива и небольшими загрязняющими выбросами. Новый рабочий цикл является циклом сгорания с внешним сжатием. В таком цикле часть поступающего воздуха (который целиком сжимают в силовых цилиндрах известных двигателей) выборочно сжимают дополнительным компрессором 2. Подъем температуры при сжатии может быть снижен посредством охладителей 10, 11, 12, охлаждающих поступающий воздух, а также путем позднего ввода воздуха, имеющего регулируемую температуру, и путем более короткого хода сжатия.
A brief description of the operation of the engine 100 4 shown in figure 4
The proposed engine 100 4 , shown in figure 4, is a highly efficient engine with high power and high torque, low fuel consumption and low polluting emissions. The new duty cycle is an external compression combustion cycle. In this cycle, part of the incoming air (which is completely compressed in the power cylinders of known engines) is selectively compressed by an additional compressor 2. The temperature rise during compression can be reduced by means of coolers 10, 11, 12, cooling the incoming air, as well as by late introduction of air having adjustable temperature, and by a shorter compression stroke.

Во время работы к цилиндру 7 через впускной клапан 16-В подводят основной заряд воздуха под атмосферным давлением или через дополнительный впускной трубопровод 9 подают воздух, давление которого повышено на величину, составляющую от половины до одной атмосферы (на 0,05-0,1 МПа) и который может образовывать топливно-воздушную смесь. Этот заряд может быть сжат, к нему может быть добавлено топливо, если оно отсутствует, воспламенен в надлежащем месте при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки для получения рабочего хода с обеспечением высокой экономии топлива и небольших загрязняющих выбросов. During operation, the main charge of air under atmospheric pressure is supplied to the cylinder 7 through the inlet valve 16-B or air is supplied through the additional inlet pipe 9, the pressure of which is increased by an amount from half to one atmosphere (by 0.05-0.1 MPa ) and which can form a fuel-air mixture. This charge can be compressed, fuel can be added to it, if it is absent, ignited in the proper place when the piston is near the top dead center to obtain a stroke with high fuel economy and low polluting emissions.

При потребности в большей мощности в силовой цилиндр 7 во время хода сжатия предпочтительно подают поступающий от впуска 8 дополнительный заряд воздуха посредством второго впускного клапана 16-А, который для повышения, при необходимости, плотности заряда впускает находящийся под более высоким давлением заряд воздуха после закрытия первого клапана 16-В. После нагнетания дополнительного заряда воздуха впускной клапан 16-А быстро закрывается. Давление основного заряда воздуха может быть повышено путем ввода в действие второго дополнительного компрессора, установленного последовательно с компрессором 2 (например компрессора 1, изображенного на фиг.7, где в качестве основного компрессора в двигателе, изображенном на фиг.4, применяется компрессор 2, который на фиг.4 и фиг.7 изображен, например, в виде ротационного компрессора Lysholm'a) между впуском 8 и коллектором 13, 14, кроме того, заряд может быть подвергнут промежуточному охлаждению. Температуру, давление, количество и точку ввода дополнительного заряда, если происходит его добавление, регулируют для получения нужных результатов. В предпочтительных вариантах выполнения, когда работа при низкой нагрузке не требует высокого среднего эффективного давления в цилиндре, для блокирования впускного клапана 16-А может быть применен блокиратор впускного клапана (известно несколько видов блокираторов, например блокираторы, выпускаемые компаниями Eaton Corporation и Cadillac). В другом случае открывают воздушный перепускной клапан 6 для рециркуляции зарядного воздуха назад через компрессор 2 для освобождения компрессора от работы сжатия во время работы в режиме низкой нагрузки. If there is a need for more power, an additional charge of air coming from the inlet 8 is preferably supplied to the master cylinder 7 during the compression stroke by means of the second inlet valve 16-A, which, in order to increase, if necessary, the charge density, allows the charge of air under the higher pressure after closing the first 16-V valve. After pumping an additional charge of air, the inlet valve 16-A closes quickly. The pressure of the main air charge can be increased by commissioning a second additional compressor installed in series with compressor 2 (for example, compressor 1 shown in Fig. 7, where compressor 2 is used as the main compressor in the engine shown in Fig. 4, which Figures 4 and 7 show, for example, in the form of a Lysholm rotary compressor) between the inlet 8 and the collector 13, 14, in addition, the charge can be subjected to intermediate cooling. The temperature, pressure, quantity and point of introduction of the additional charge, if it is added, is regulated to obtain the desired results. In preferred embodiments, when operating at low load does not require a high average effective pressure in the cylinder, an inlet valve blocker (several types of blockers, for example, blockers manufactured by Eaton Corporation and Cadillac) can be used to block the 16-A intake valve. In another case, open the air bypass valve 6 to recirculate the charging air back through the compressor 2 to release the compressor from the compression operation during operation in low load mode.

В другом случае для обеспечения постоянного или переменного "коэффициента давления" в цилиндре 7 при одновременном улучшении вихревой турбулентности может применяться обратный клапан, одна из конструкций которого изображена на фиг.6 под номером 26 позиции. При таком альтернативном способе работы впускной клапан 16-А должен закрываться очень поздно, а клапан 26 - закрываться только тогда, когда давление в цилиндре 7 почти сравняется с давлением в трубопроводе 15-А или превысит его. Таким образом, давление в трубопроводе 15-А, регулируемое скоростью вращения компрессора, вместе с клапанами 3, 5 и 6 (а также клапаном 4, изображенным на фиг.7) должно регулировать давление, плотность, температуру и турбулентность процесса сгорания. Клапан 26 может быть заменен клапаном с подпружиненным диском, выполненным из металла или керамических материалов, или любым другим автоматическим клапаном. In another case, to ensure a constant or variable "pressure coefficient" in the cylinder 7 while improving vortex turbulence, a non-return valve can be used, one of the designs of which is shown in figure 6 under the number 26 position. With this alternative method of operation, the inlet valve 16-A should close very late, and the valve 26 should close only when the pressure in the cylinder 7 is almost equal to or exceeds the pressure in the pipe 15-A. Thus, the pressure in the pipe 15-A, controlled by the speed of rotation of the compressor, together with valves 3, 5 and 6 (as well as valve 4, shown in Fig.7) should regulate the pressure, density, temperature and turbulence of the combustion process. The valve 26 may be replaced by a valve with a spring-loaded disc made of metal or ceramic materials, or any other automatic valve.

Другой альтернативный способ обеспечения низкой степени сжатия, а также большой степени расширения и небольших загрязняющих выбросов включает следующее. Another alternative way of providing a low compression ratio as well as a large expansion ratio and small pollutant emissions includes the following.

Давление воздуха, подводимого к впускному трубопроводу 15-А, поднимают до очень большой величины, впускной клапан 16-А в других вариантах выполнения заменяют быстродействующим клапаном, который имеет повышенные возможности управления, таким как быстродействующий клапан с соленоидным управлением (не показан), но не обязательно только им, и который предпочтительно приводится в действие либо механическим, либо электрическим способом, либо под действием разрежения, а его управление осуществляет блок управления двигателем (БУД). The pressure of the air supplied to the inlet pipe 15-A is raised to a very large value, the inlet valve 16-A in other embodiments, is replaced by a quick-acting valve, which has enhanced control capabilities, such as a quick-acting valve with a solenoid control (not shown), but not it is necessary only to him, and which is preferably actuated either mechanically or electrically, or under vacuum, and its control is carried out by the engine control unit (ECU).

В этом варианте выполнения меньший, более плотный заряд под высоким давлением, который имеет регулируемую температуру и в котором содержится или отсутствует топливо, может выборочно в тангенциальном направлении нагнетаться гораздо позже в ходе сжатия или даже во время процесса сгорания для повышения плотности заряда, для снижения максимальной и общих температур сгорания и для создания требуемой вихревой турбулентности заряда в камере/камерах сгорания. In this embodiment, a smaller, denser, high-pressure charge that has an adjustable temperature and that contains or lacks fuel can selectively be pumped in the tangential direction much later during compression or even during the combustion process to increase charge density, to reduce the maximum and overall combustion temperatures and to create the desired vortex charge turbulence in the combustion chamber / s.

Один предлагаемый предпочтительный способ работы двигателя 1004, работающего по новому циклу, включает следующее:
1. В зависимости от требований к мощности двигателя (например, требований, связанных с изменением величины нагрузки) или поступающий под атмосферным давлением воздух, или поступающий воздух, сжатый одним компрессором (не показан) и имеющий температуру, величину которой регулируют перепускными системами и охладителями зарядного воздуха (не показаны), подают в цилиндр 7 (ход впуска) путем хода впуска поршня 22 через впуск 9, коллектор 14-В, впускные трубопроводы 15-В и впускные клапаны 16а-В - 16f-B.
One proposed preferred mode of operation of a new cycle engine 100 4 includes the following:
1. Depending on the requirements for engine power (for example, requirements associated with changing the load value) or air entering under atmospheric pressure, or air entering compressed by one compressor (not shown) and having a temperature, the value of which is regulated by bypass systems and charging coolers air (not shown) is supplied to cylinder 7 (inlet stroke) by inlet stroke of piston 22 through inlet 9, manifold 14-B, intake pipelines 15-B and intake valves 16a-B to 16f-B.

2. (а) После завершения хода впуска впускной клапан 16-В (такой клапан может быть один или их может быть несколько) оставляют открытым на некоторый период времени после того, как поршень 22 прошел нижнюю мертвую точку, так что часть свежего заряда воздуха нагнетается назад во впускной коллектор 14-В. 2. (a) After completion of the intake stroke, the intake valve 16-B (there may be one or several such valve) is left open for a certain period of time after the piston 22 has passed the bottom dead center, so that part of the fresh charge of air is pumped back into the 14-V intake manifold.

(b) В другом случае впускной клапан 16-В закрывают рано, во время хода впуска, до того, как поршень 22 достигнет нижней мертвой точки. Находящийся в замкнутом объеме заряд воздуха затем подвергают расширению до полного объема цилиндра 7. (b) In another case, the intake valve 16-B is closed early, during the intake stroke, before the piston 22 reaches bottom dead center. A charge of air in a closed volume is then expanded to the full volume of cylinder 7.

3. (а) После этого начинается ход сжатия (второй такт), и при нахождении поршня в точке, в которой для герметизации цилиндра 7 закрывается клапан 16-В, на этапе либо по п.2(а), либо по п.2(b), начинается сжатие (с низкой степенью сжатия), что дает возможность снижения подъема температуры во время хода сжатия. 3. (a) After this, the compression stroke begins (second cycle), and when the piston is at the point at which valve 16-B is closed to seal cylinder 7, at the stage either according to claim 2 (a) or according to claim 2 (b) compression begins (with a low compression ratio), which makes it possible to reduce the temperature rise during the compression stroke.

(b) При возникновении потребности в выработке повышенной мощности в цилиндр 7 вводят дополнительный сжатый заряд воздуха, имеющий регулируемую температуру, посредством впускного клапана 16-А, который быстро открывается и закрывается во время хода сжатия при нахождении поршня в точке, в которой закрывается клапан 16-В, который ввел основной заряд воздуха, или позже в этом ходе для создания более плотного заряда, имеющего регулируемую температуру, для получения требуемого крутящего момента и требуемой мощности двигателя. (b) If there is a need to generate increased power, an additional compressed air charge having a controlled temperature is introduced into the cylinder 7 through the inlet valve 16-A, which quickly opens and closes during the compression stroke when the piston is at the point at which the valve 16 closes -B, which introduced the main charge of air, or later in this course to create a denser charge having an adjustable temperature, to obtain the required torque and the required engine power.

(c) В другом случае при потребности в выработке повышенной мощности плотность и вес дополнительного заряда воздуха могут быть повышены путем обеспечения направления клапанами 5 и 3 всего заряда воздуха или его части через один или несколько охладителей 10, 11 и 12 с повышением плотности заряда и/или путем повышения скорости вращения компрессора или подключения второй ступени дополнительного сжатия, причем при двух последних действиях нагнетается повышенное количество воздуха в сторону наддува. В другом случае синхронизация закрытия впускного клапана 16-В в ходе впуска или ходе сжатия может быть временно изменена для сохранения увеличенного заряда, и в то же время синхронизация работы клапана 16-А может быть временно изменена для более раннего его открытия и закрытия во время хода сжатия с обеспечением повышенной плотности заряда воздуха, имеющего регулируемую температуру. (c) In another case, if there is a need for increased power, the density and weight of the additional charge of air can be increased by ensuring that valves 5 and 3 direct the entire charge of air or its part through one or more coolers 10, 11 and 12 with increasing charge density and / or by increasing the speed of rotation of the compressor or by connecting the second stage of additional compression, and with the last two actions, an increased amount of air is pumped in the direction of boost. Alternatively, the timing of closing the 16-B intake valve during the intake or compression stroke may be temporarily changed to maintain an increased charge, and at the same time, the timing of the 16-A valve may be temporarily changed to open and close earlier during the stroke compression to provide increased charge density of air having an adjustable temperature.

4. Сжатие продолжается, добавляют топливо, если оно еще не присутствует в заряде, заряд воспламеняют, а его сгорание вызывает сильное расширение выхлопных газов с воздействием на поршень 22, вырабатывая при этом большое количество энергии на любом из этапов 3(а), (b) или (с). Эта энергия воспринимается и преобразуется в большой крутящий момент и большую мощность, особенно на этапе (с). 4. The compression continues, fuel is added, if it is not already present in the charge, the charge is ignited, and its combustion causes a strong expansion of the exhaust gases acting on the piston 22, while generating a large amount of energy at any of stages 3 (a), (b ) or with). This energy is perceived and converted into large torque and high power, especially in step (c).

5. При нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки выпускные клапаны 17a-17f, 17a'-17f' открываются, и цилиндр 7 эффективно продувается путем хода поршня 22 (четвертый такт), после чего клапан (клапаны) 17 закрываются. 5. When the piston is near bottom dead center, the exhaust valves 17a-17f, 17a'-17f 'open, and the cylinder 7 is effectively blown by the stroke of the piston 22 (fourth cycle), after which the valve (s) 17 are closed.

Подробное описание работы двигателя 1004, изображенного на фиг.4
Во время хода впуска (первого такта) поршня 22 воздух низкого давления протекает от впускного трубопровода 9 для атмосферного воздуха через воздушный трубопровод 15-В, через воздушный коллектор 14-В, воздух в котором имеет атмосферное давление или несколько повышенное (или в другом случае воздух, имеющий низкое давление, может подводиться посредством регулирующего нагнетательного клапана 25 и трубопровода 15-В от трубопровода 15-А сжатого воздуха, как показано на фиг.5), через впускной клапан 16-В в цилиндр 7. Во время хода впуска поршня 22 клапан 16 закрывается (при нахождении поршня в точке x). Начиная от этой точки, происходит расширение заряда воздуха в цилиндре до максимального объема этого цилиндра. Затем, во время хода сжатия (второго такта) сжатие не происходит до возврата поршня 22 в точку x, в которой был закрыт впускной клапан. (Для расчета степени сжатия двигателя рабочий объем цилиндра, остающийся при нахождении поршня в точке x, делят на объем камеры сгорания.) В любой точке хода сжатия поршня 22 в момент, когда поршень 22 достигнет точки x, или после этого, выборочно открывают второй впускной клапан 16-А для нагнетания дополнительного заряда сжатого воздуха, температура, плотность и давление которого считаются соответствующими нагрузке двигателя, требуемому крутящему моменту, экономии топлива и требуемым параметрам выбросов. В другом случае во время впуска зарядного воздуха впускным клапаном 16-В последний удерживают в открытом положении и после прохождения поршнем 22 нижней мертвой точки на значительное расстояние, составляющее от 10% до, возможно, 50% или более от хода сжатия, тем самым выталкивая часть заряда назад в коллектор 14-В, а затем закрывают для установления низкой степени сжатия в цилиндре. Во время хода сжатия в момент закрытия впускного клапана 16-В или после этого сжатый компрессором 2 дополнительный заряд, имеющий высокое давление и регулируемую температуру, выборочно вводят в тот же цилиндр 7 вторым впускным клапаном 16-А, который быстро открывается и закрывается. В другом случае при потребности в повышенном крутящем моменте и повышенной мощности плотность дополнительного зарядного воздуха существенно увеличивают путем повышения скорости вращения основного компрессора 2 или подключения другой ступени сжатия, например блока 1 (фиг. 7), и/или путем направления заряда воздуха через охладители.
A detailed description of the operation of the engine 100 4 shown in figure 4
During the stroke of the inlet (first stroke) of the piston 22, low pressure air flows from the intake pipe 9 for atmospheric air through the air pipe 15-B, through the air manifold 14-B, in which the air has atmospheric pressure or slightly higher (or otherwise air having a low pressure can be supplied by means of a control discharge valve 25 and a pipe 15-B from the compressed air pipe 15-A, as shown in FIG. 5), through the inlet valve 16-B into the cylinder 7. During the stroke of the inlet of the piston 22, the valve 16 s it breaks (when the piston is at point x). Starting from this point, the air charge in the cylinder expands to the maximum volume of this cylinder. Then, during the compression stroke (second stroke), compression does not occur until the piston 22 returns to the point x at which the intake valve was closed. (To calculate the compression ratio of the engine, the working volume of the cylinder remaining when the piston is at point x is divided by the volume of the combustion chamber.) At any point in the compression stroke of the piston 22 at the moment when the piston 22 reaches point x, or after that, the second inlet is selectively opened a 16-A valve for pumping an additional charge of compressed air, the temperature, density and pressure of which are considered to correspond to the engine load, the required torque, fuel economy and the required emission parameters. In another case, during the intake of charging air by the intake valve 16-B, the latter is held in the open position and after the piston 22 passes the bottom dead center for a considerable distance of 10% to possibly 50% or more of the compression stroke, thereby pushing part charge back into the 14-B collector and then close to establish a low compression ratio in the cylinder. During the compression stroke at the moment of closing the inlet valve 16-B or after that, the additional charge compressed by the compressor 2 having a high pressure and adjustable temperature is selectively introduced into the same cylinder 7 by the second inlet valve 16-A, which quickly opens and closes. In the other case, if the demand for increased torque and increased power is required, the density of the additional charging air is substantially increased by increasing the rotation speed of the main compressor 2 or by connecting another compression stage, for example, block 1 (Fig. 7), and / or by directing the air charge through coolers.

При работе с низкой нагрузкой запорный клапан или блокиратор 31 клапана (такой, как показан на фиг.7) на впускном клапане 16-А высокого давления предпочтительно временно задерживает поступающий воздух или удерживает клапан закрытым, что способствует повышению экономии топлива двигателя. В другом случае при работе в режиме низкой нагрузки клапан 5 закрыт, а клапан 6 открыт, так что весь воздух, нагнетаемый компрессором 2, или его часть возвращается к впускному трубопроводу компрессора 2, имея только небольшое повышение давления или не имея его совсем. Вследствие этого, когда открывается дополнительный клапан 16-А, давление воздуха в трубопроводе 15-А приблизительно равно давлению исходного заряда или незначительно выше его. В альтернативном варианте выполнения для предотвращения какого-либо обратного тока зарядного воздуха в трубопровод 15-А в случае, когда во время хода сжатия поршня 22 давление в цилиндре превысит давление в трубопроводе 15-А до закрытия впускного клапана 16-А, имеется дополнительный автоматический клапан 26, как показано на фиг.6. When operating at low load, a shut-off valve or valve blocker 31 (such as shown in FIG. 7) on the high-pressure inlet valve 16-A preferably temporarily delays the incoming air or keeps the valve closed, thereby increasing engine fuel economy. In another case, when operating in low load mode, the valve 5 is closed and the valve 6 is open, so that all of the air pumped by the compressor 2, or part of it, returns to the inlet pipe of the compressor 2, having only a slight increase in pressure or not at all. As a result, when the additional valve 16-A opens, the air pressure in the pipe 15-A is approximately equal to the pressure of the initial charge or slightly higher than it. In an alternative embodiment, to prevent any return air of the charging air into the pipe 15-A in the case when during the compression stroke of the piston 22 the pressure in the cylinder exceeds the pressure in the pipe 15-A before closing the intake valve 16-A, there is an additional automatic valve 26, as shown in FIG. 6.

При наличии дополнительного обратного клапана (клапан 26 на фиг.6) регулирование степени сжатия в цилиндре 7 может полностью осуществляться путем регулирования давления заряда воздуха, проходящего через клапан 16-А. Степень сжатия может затем регулироваться клапанами 3, 5, 6, скоростью вращения компрессора и любым дросселем, который также может присутствовать. При применении клапана 26 впускной клапан 16-А во время хода сжатия должен оставаться открытым до весьма позднего момента, возможно даже до тех пор, когда поршень 22 приблизится или достигнет верхней мертвой точки. If there is an additional non-return valve (valve 26 in FIG. 6), the compression ratio in the cylinder 7 can be completely controlled by adjusting the charge pressure of the air passing through the valve 16-A. The compression ratio can then be controlled by valves 3, 5, 6, compressor rotation speed, and any throttle that may also be present. With valve 26, the intake valve 16-A must remain open during the compression stroke until a very late moment, possibly even until the piston 22 approaches or reaches top dead center.

Топливо может образовывать смесь с воздухом, как показано на фиг.4, 4В, 5, 7 и 33, а также может впрыскиваться в корпус 56 дросселя, изображенный на фиг.16, или в поступающий поток воздуха, или в предкамеру, или через впускные клапаны 16-А, 16-В (через клапан 16-В только в случае, если этот клапан не остается открытым после прохождения поршнем нижней мертвой точки), либо непосредственно в камеру сгорания при нахождении поршня в точке x во время хода впуска (во время хода впуска только в том случае, если впускной клапан 16-В закрывается до достижения поршнем нижней мертвой точки), или в момент достижения поршнем 22 точки x при ходе сжатия или после этого момента. Топливо может впрыскиваться вместе с сопутствующим воздухом или без него. В случае работы с применением воспламенения от сжатия топливо может впрыскиваться в том месте, в котором обычно происходит впрыск дизельного топлива, возможно, в предкамеру, или непосредственно в камеру сгорания, или непосредственно на запальную свечу. The fuel may form a mixture with air, as shown in FIGS. 4, 4B, 5, 7 and 33, and may also be injected into the throttle body 56 of FIG. 16, either into the incoming air stream, or into the pre-chamber, or through the inlet valves 16-A, 16-B (through valve 16-B only if this valve does not remain open after the piston passes the bottom dead center), or directly into the combustion chamber when the piston is at point x during the intake stroke (during the inlet stroke only if the 16-V inlet valve closes before the piston reaches bottom dead center), or when piston 22 reaches point x during compression or after this moment. Fuel can be injected with or without associated air. In the case of compression ignition operation, fuel can be injected in the place where diesel fuel is usually injected, possibly into the pre-chamber, either directly into the combustion chamber or directly onto the ignition plug.

После ввода заряда воздуха, имеющего регулируемые температуру и плотность, если такой ввод производится, продолжается сжатие заряда, и он вместе с топливом в надлежащее время воспламеняется для осуществления хода расширения (третий, рабочий такт). (Степень сжатия задана рабочим объемом цилиндра, остающимся после достижения поршнем во время хода сжатия точки x, поделенным на объем камеры сгорания. Степень расширения задана полным рабочим объемом цилиндра, поделенным на объем камеры сгорания.) Теперь заряд топливно-воздушной смеси воспламеняется, и при расширении сжигаемых газов происходит рабочий (третий такт) ход поршня. При нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки рабочего хода открывается (открываются) выпускной клапан 17, 17' (выпускные клапаны 17, 17'), и цилиндр 7 эффективно продувается при четвертом ходе поршня путем его принудительного перемещения, после чего клапан 17 (клапаны 17) закрывается (закрываются). After introducing a charge of air having an adjustable temperature and density, if such an input is made, compression of the charge continues, and together with the fuel, it ignites at the appropriate time to carry out the expansion stroke (third, working cycle). (The compression ratio is set by the working volume of the cylinder remaining after the piston reaches point x divided by the volume of the combustion chamber during the compression stroke. The expansion ratio is given by the total working volume of the cylinder divided by the volume of the combustion chamber.) Now the charge of the air-fuel mixture ignites, and when expansion of combusted gases is the working (third stroke) stroke of the piston. When the piston is near the bottom dead center of the stroke, the exhaust valve 17, 17 ′ (exhaust valves 17, 17 ′) opens (opens), and the cylinder 7 is effectively blown during the fourth stroke of the piston by forcing it to move, after which valve 17 (valves 17) closes (close).

Этим завершается один цикл четырехтактного двигателя. This completes one cycle of a four-stroke engine.

Очевидно, что чем позже происходит достижение поршнем точки хода сжатия, соответствующей точке x (то есть чем раньше или позже закроется впускной клапан), тем ниже степень сжатия двигателя и тем меньше нагрев заряда при сжатии. Понятно также, что чем позже происходит впуск заряда, имеющего регулируемые температуру и плотность, тем меньшая работа необходима в двигателе для сжатия заряда, последняя часть которого уже подверглась некоторому сжатию дополнительным компрессором 2. Obviously, the later the piston reaches the compression stroke point corresponding to point x (that is, the sooner or later the inlet valve closes), the lower the compression ratio of the engine and the lower the charge heating during compression. It is also clear that the later the intake of a charge having an adjustable temperature and density occurs, the less work is needed in the engine to compress the charge, the latter part of which has already been subjected to some compression by an additional compressor 2.

Двигатель 1004-В, изображенный на фиг.4В
На фиг.4В показан четырехтактный шестицилиндровый двигатель 100 внутреннего сгорания, аналогичный по конструкции двигателю, изображенному на фиг. 4, за исключением того, что в конструкции двигателя 100 компрессор 2 получает зарядный воздух из коллектора 14-В через отверстие 8-В, показанное на фиг.7, и трубопровод 8, причем воздух поступает через общий впускной канал 9 для зарядного воздуха. Впускные питатели 15а-С - 15f-C распределяют воздух, имеющий атмосферное давление, к впускным клапанам 16-В каждого силового цилиндра. Вследствие того что зарядный воздух, поступающий от трубопроводов 15-А, выборочно сжимают компрессором 2, такая конструкция обеспечивает возможность подвода к впускным клапанам 16-А и 16-В воздуха с различными уровнями давления. Работа двигателя l00 происходит аналогично работе двигателя 1004. Нумерация позиций и назначение системы выпуска и подачи воздуха, показанной на фиг. 4С, идентична нумерации позиций и назначению, приведенным в описании фиг.2.
4-V engine 100 depicted in FIG. 4B
FIG. 4B shows a four-stroke six-cylinder internal combustion engine 100 4B similar in construction to the engine shown in FIG. 4, except that in the design of the 4B engine 100, the compressor 2 receives charging air from the collector 14-B through the hole 8-B shown in FIG. 7 and the conduit 8, whereby the air enters through the common inlet channel 9 for the charging air. The inlet feeders 15a-C to 15f-C distribute air having atmospheric pressure to the inlet valves 16-B of each power cylinder. Due to the fact that the charging air coming from the piping 15-A is selectively compressed by the compressor 2, this design allows air to be supplied to the intake valves 16-A and 16-B with different pressure levels. The operation of the l00 4V engine is similar to the operation of the 100 4 engine. The numbering of the positions and the purpose of the exhaust and air supply system shown in FIG. 4C is identical to the numbering of positions and the purpose given in the description of FIG. 2.

Двигатель 1005, изображенный на фиг.5
На фиг. 5 показан четырехтактный шестицилиндровый двигатель 1005 внутреннего сгорания, аналогичный двигателю 1004, изображенному на фиг.4, и двигателю 100, изображенному на фиг.4В, за исключением того, что на фиг.5 изображены альтернативные способы, с помощью которых могут быть исключены парные впускные трубопроводы для воздуха под атмосферным давлением, предпочтительно путем подвода зарядного воздуха низкого давления к входным клапанам 16-В по трубопроводам 15a-D - 15f-D, ведущим от общего впускного воздушного трубопровода 8, или от дополнительного воздушного коллектора 35-М, расположенного между впускным трубопроводом 8 и впуском трубопроводов 15a-D - 15f-D, причем этот коллектор подводит также воздух через трубопровод 8-А к компрессору 2. Подвод зарядного воздуха низкого давления к впускному клапану 16-В по трубопроводу 15-D или трубопроводу 15-В (изображенному штрих-пунктирной линией) исключает вторую систему фильтрации и ввода воздуха и хорошо работает как с первой описанной системой, предусматривающей закрытие основного впускного клапана 16-В во время хода впуска поршня 22, так и в другом случае при закрытии основного впускного клапана 16-В во время хода сжатия (второго такта). В другом случае, как показано на чертеже, зарядный воздух низкого давления может быть подведен путем установки редукционного клапана 25 в трубопроводе 15-В, выполненном для соединения трубопровода 15 (15-А) для сжатого воздуха с впускным клапаном 16-В цилиндра низкого давления, для снижения давления всасываемого воздуха до уровня, который может регулироваться посредством системы регулирования степени сжатия, описанной в настоящем описании, предпочтительно до 1,5-2,0 атмосфер (0,15-0,2 МПа) (повышение абсолютного давления составляет 0,5-1,0 атмосферы (0,05-0,1 МПа)) и, возможно, до атмосферного давления.
Engine 100 5 shown in FIG. 5
In FIG. 5 shows a four-stroke six-cylinder internal combustion engine 100 5 similar to the engine 100 4 shown in FIG. 4 and the engine 100 4B shown in FIG. 4B, except that FIG. 5 depicts alternative methods by which paired inlet pipelines for atmospheric pressure air are excluded, preferably by supplying low-pressure charging air to inlet valves 16-B through pipelines 15a-D to 15f-D leading from a common air intake manifold 8, or from additional air an ear manifold 35-M located between the inlet pipe 8 and the inlet of the pipes 15a-D to 15f-D, and this collector also supplies air through the pipe 8-A to the compressor 2. Supply of low-pressure charging air to the inlet valve 16-B through the pipeline 15-D or the 15-B pipeline (shown by the dashed line) eliminates the second filtration and air intake system and works well with the first described system, which provides for closing the main 16-V inlet valve during the stroke of the piston 22, and in another case when closing the main inlet valve 16-B during the compression stroke (second stroke). In another case, as shown in the drawing, low pressure charging air can be supplied by installing a pressure reducing valve 25 in the pipe 15-B, made to connect the pipe 15 (15-A) for compressed air with the inlet valve 16-B of the low pressure cylinder, to reduce the pressure of the intake air to a level that can be controlled by the compression control system described in the present description, preferably up to 1.5-2.0 atmospheres (0.15-0.2 MPa) (increase in absolute pressure is 0.5 -1.0 atmospheres (0.0 5-0.1 MPa)) and, possibly, to atmospheric pressure.

Работа двигателя 1005, изображенного на фиг.5, происходит так же, как и работа двигателя 1004, изображенного на фиг.4, однако подвод основного воздуха низкого давления происходит иначе. Благодаря существенному сходству двигателей, изображенных на фиг.5 и на фиг.7, сочтено целесообразным дать ссылки на некоторые общие составляющие части.The operation of the engine 100 5 shown in FIG. 5 occurs in the same way as the operation of the engine 100 4 shown in FIG. 4, however, the supply of the main low-pressure air occurs differently. Due to the significant similarity of the engines depicted in FIG. 5 and FIG. 7, it is considered appropriate to provide links to some common constituent parts.

Во время работы этого четырехтактного двигателя (фиг.4, 4В и 5) в режиме небольшой нагрузки, например при движении транспортного средства с установившейся скоростью либо при выработке энергии в режиме небольшой нагрузки, дополнительный заряд воздуха либо сводится к нулю путем временного блокирования впускного клапана 16-А высокого давления (известны несколько видов систем, блокирующих клапан, например производимых компаниями Eaton Corp., Cadillac и др. ), либо доступ воздуха к впускному клапану 16-А может быть перекрыт, а двигатель все еще будет обеспечивать более высокие экономию топлива и мощность, чем известные двигатели. During operation of this four-stroke engine (FIGS. 4, 4B and 5) in a light load mode, for example, when the vehicle is moving at a steady speed or when power is generated in a light load mode, the additional air charge is either reduced to zero by temporarily blocking the intake valve 16 -A high pressure (several types of valve-blocking systems are known, for example, those manufactured by Eaton Corp., Cadillac, etc.), or air can be blocked from the 16-A inlet valve and the engine will still be to achieve higher fuel economy and power than well-known engines.

В другом предпочтительном случае при работе в режиме низкой нагрузки, например при движении транспортного средства с установившейся скоростью, компрессор 2 может быть освобожден от какой-либо работы сжатия путем закрытия клапана-заслонки 5 и открытия воздушного перепускного клапана 6, который возвращает нагнетаемый воздух назад в компрессор 2, так что давление воздуха во впускных трубопроводах 15-А и 15-В или 15-D приблизительно равны. Следовательно, в это время наддув отсутствует. В одном варианте выполнения автоматический клапан 26, изображенный на фиг. 6, предотвращает обратный ток воздуха во время хода сжатия в случае, если давление сжатия в цилиндре приблизится к давлению в трубопроводе 15-А или превысит его до того, как закроется впускной клапан 16-А. In another preferred case, when operating in low load mode, for example, when the vehicle is moving at a steady speed, the compressor 2 can be relieved of any compression work by closing the shutter valve 5 and opening the air bypass valve 6, which returns the forced air back to compressor 2, so that the air pressure in the intake pipes 15-A and 15-B or 15-D are approximately equal. Therefore, there is no boost at this time. In one embodiment, the automatic valve 26 of FIG. 6 prevents reverse air flow during the compression stroke if the compression pressure in the cylinder approaches or exceeds the pressure in the pipe 15-A before the inlet valve 16-A closes.

Для получения повышенной мощности дополнительный заряд воздуха может быть увеличен посредством клапанов-заслонок 3 и 5, предпочтительно находящихся в открытом положении и направляющих заряд воздуха в охладители 10, 11 и 12, что делает заряд более плотным, и/или путем увеличения скорости компрессора 2, или путем добавления второй ступени предварительного сжатия посредством компрессора 1, изображенного на фиг.7, причем два последних действия способствуют нагнетанию увеличенного количества воздуха в сторону наддува. На фиг.7 основной компрессор 2 изображен в виде ротационного компрессора Lysholm'a, а дополнительный компрессор 1 является ротационным компрессором турбинного типа, тем не менее, в предлагаемых двигателях может применяться компрессор любого типа. To obtain increased power, the additional air charge can be increased by means of dampers 3 and 5, preferably in the open position and directing the air charge to coolers 10, 11 and 12, which makes the charge more dense, and / or by increasing the speed of compressor 2, or by adding a second stage of pre-compression by means of the compressor 1 shown in Fig. 7, the last two actions contributing to the injection of an increased amount of air towards boost. In Fig. 7, the main compressor 2 is depicted as a Lysholm rotary compressor, and the additional compressor 1 is a turbine-type rotary compressor, however, any type of compressor can be used in the proposed engines.

На фиг. 6 изображен такой же четырехтактный двигатель и аналогичная эксплуатационная система, какие описаны для двигателей, изображенных на фиг. 4, 4-В, 5, 7 и 33, за исключением того, что двигатель, изображенный на фиг. 6, имеет дополнительную особенность, заключающуюся в том, что дополнительный впускной клапан 16-А имеет дополнительный клапан 26, автоматически предотвращающий обратный ток зарядного воздуха из цилиндра 7. Эта особенность предотвращает возникновение любого обратного тока во время хода сжатия в предлагаемом двигателе. Эта особенность может быть также использована для установления переменной или постоянной степени сжатия двигателя. Если дополнительный заряд подается через впускной клапан 16-А, то этот клапан может удерживаться открытым во время хода сжатия почти до тех пор, когда поршень 22 дойдет до верхней мертвой точки, так как автоматический клапан 26 закрывается в момент времени, когда давление в цилиндре 7 приблизится по величине к давлению во впускном питательном трубопроводе 15-А. Следовательно, перепад давления между цилиндром 7 и впускным питателем 15-А обеспечивает возможность закрытия автоматического клапана 26, даже если впускной клапан 16-А может быть все еще открыт, обеспечивая возможность регулирования степени сжатия цилиндра 7 давлением любого заряда воздуха, поступающего через питатель 15-А, управление которым, в свою очередь,
осуществляется клапанами 3, 5 и 6 и скоростью вращения компрессора и, возможно, дроссельным клапаном, при его наличии для двигателей, имеющих одну ступень предварительного сжатия. Клапаны 3, 4, 5 и 6, скорость вращения компрессора, а также любой имеющийся дроссельный клапан регулируют коэффициенты давления двигателей, имеющих две ступени предварительного сжатия. Если заряд не проходит от впускного клапана 16-А, автоматический клапан 26 всегда будет закрыт, а коэффициент давлений задается степенью сжатия двигателя, а также плотностью и температурой заряда, получаемого цилиндром 7 через впускной клапан 16-В. Степень сжатия по-прежнему задается точкой в цилиндре 7, при нахождении поршня в которой происходит закрытие основного впускного клапана 16-В. Коэффициент давлений задается плотностью и температурой воздуха, находящегося в цилиндре 7, поступил ли он туда через клапан 16-В или 16-А или через оба этих клапана, а также степенью сжатия.
In FIG. 6 shows the same four-stroke engine and a similar operating system as described for the engines of FIG. 4, 4-B, 5, 7, and 33, except that the engine shown in FIG. 6, has the additional feature that the additional intake valve 16-A has an additional valve 26, which automatically prevents the reverse flow of charging air from the cylinder 7. This feature prevents any reverse current from occurring during the compression stroke in the proposed engine. This feature can also be used to establish a variable or constant degree of compression of the engine. If additional charge is supplied through the inlet valve 16-A, then this valve can be kept open during the compression stroke almost until the piston 22 reaches the top dead center, since the automatic valve 26 closes at the time when the pressure in the cylinder 7 will approach in magnitude to the pressure in the inlet feed pipe 15-A. Therefore, the pressure differential between the cylinder 7 and the inlet feeder 15-A allows the automatic valve 26 to be closed even if the inlet valve 16-A can still be opened, allowing the degree of compression of the cylinder 7 to be regulated by the pressure of any charge of air entering through the feeder 15- And whose management, in turn,
is carried out by valves 3, 5 and 6 and the compressor rotation speed and, possibly, a throttle valve, if any, for engines having one pre-compression stage. Valves 3, 4, 5 and 6, the speed of rotation of the compressor, as well as any available throttle valve, regulate the pressure coefficients of engines having two stages of pre-compression. If the charge does not pass from the inlet valve 16-A, the automatic valve 26 will always be closed, and the pressure coefficient is set by the compression ratio of the engine, as well as the density and temperature of the charge received by the cylinder 7 through the inlet valve 16-B. The compression ratio is still set by a point in the cylinder 7, when the piston is in which the 16-V main intake valve closes. The pressure coefficient is set by the density and temperature of the air in the cylinder 7, whether it entered there through a 16-B or 16-A valve or through both of these valves, as well as the compression ratio.

В качестве блока 26 может применяться автоматический клапан любого типа, возможно, клапан с подпружиненным диском, который может быть выполнен из металла или керамики. As the block 26, any type of automatic valve can be used, possibly a valve with a spring-loaded disk, which can be made of metal or ceramic.

Двигатель 1007, изображенный на фиг.7
На фиг. 7 схематично показан четырехтактный шестицилиндровый двигатель 1007, аналогичный по конструкции и работе четырехтактному двигателю, изображенному на фиг. 4, 4В, и 5, однако в нем имеется другая система впуска воздуха, в которой используется воздушный впуск 9 (изображенный штрих-пунктирной линией), или воздушный впуск 8', или оба этих впуска. На фиг.7 также показаны три промежуточных охладителя 10, 11 и 12 и парные коллекторы 13 и 14, а также еще один впускной коллектор 14-В. Необходимость в сдвоенном впуске для атмосферного воздуха (номера 8' и 9 позиций, изображенные на фиг. 7) может быть исключена путем подвода воздуха из окна 8-В коллектора 14-В непосредственно к воздушному впускному трубопроводу 8', схематично изображенному на фиг.7.
The engine 100 7 shown in Fig.7
In FIG. 7 schematically shows a four-stroke six-cylinder engine 100 7 , similar in construction and operation to the four-stroke engine shown in FIG. 4, 4B, and 5, however, it has another air intake system using an air inlet 9 (shown by a dashed line), or an air inlet 8 ′, or both of these inlets. 7 also shows three intercoolers 10, 11 and 12 and the paired manifolds 13 and 14, as well as another intake manifold 14-B. The need for a dual inlet for atmospheric air (position numbers 8 'and 9 shown in Fig. 7) can be eliminated by supplying air from the 8-B window of the 14-B manifold directly to the air intake pipe 8', schematically shown in Fig. 7 .

На фиг. 7 показан вариант выполнения системы впуска воздуха, подводящей несжатый зарядный воздух к впускному клапану 16-В двигателя, изображенному на фиг.4В и 7, путем подвода воздуха, имеющего атмосферное давление, к впускным питателям 15а-С - 15f-C, ведущим от коллектора 14-В, как изображено на фиг. 4В и 7, в который поступает атмосферный воздух через впускное окно 9 и который затем подводит несжатый воздух к впускным клапанам 16-В каждого силового цилиндра. Затем, после того как поршень 22 достигнет точки x во время хода сжатия (или иными словами точки, в которой происходит закрытие впускного клапана 16-В и начинается сжатие), через впускной клапан 16-А поступает воздух под большим давлением. Впускной клапан 16-А затем закрывается, сжатие продолжается, происходит добавление топлива, если его еще нет в заряде, заряд воспламеняется при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ), и происходит рабочий ход (третий такт). In FIG. 7 shows an embodiment of an air intake system supplying uncompressed charging air to the engine inlet valve 16-B of FIGS. 4B and 7 by supplying atmospheric pressure air to the inlet feeders 15a-C to 15f-C leading from the manifold 14-B, as shown in FIG. 4B and 7, into which atmospheric air enters through the inlet window 9 and which then supplies uncompressed air to the inlet valves 16-B of each power cylinder. Then, after the piston 22 reaches point x during the compression stroke (or in other words, the point at which the intake valve 16-B closes and compression begins), high pressure air enters through the intake valve 16-A. The inlet valve 16-A then closes, compression continues, fuel is added if it is not already in charge, the charge ignites when the piston is near top dead center (TDC), and a stroke occurs (third cycle).

Второй вариант выполнения системы впуска воздуха, изображенный на фиг.7, подводит впускаемый воздух низкого давления, как также показано на фиг.5, получаемый другим способом, от трубопровода 15-А высокого давления через трубопровод 15-В с дополнительным редукционным клапаном 25 (изображен на фиг. 5 и 7 штрих-пунктирной линией). Дополнительный заряд воздуха высокого давления нагнетается впускным клапаном 16-А в момент времени, когда поршень 22 достигает точки, в которой происходит закрытие впускного клапана 16-В и начинается сжатие, или несколько позднее этого момента. Впускной клапан 16-А затем быстро закрывается, сжатие продолжается, происходит добавление топлива, если его еще нет в заряде, заряд воспламеняется в надлежащем месте для осуществления рабочего хода (третьего такта). The second embodiment of the air intake system shown in FIG. 7 supplies low-pressure intake air, as also shown in FIG. 5, obtained in another way, from the high-pressure pipe 15-A through the 15-B pipe with an additional pressure reducing valve 25 (shown in Fig. 5 and 7 by a dashed dotted line). An additional charge of high pressure air is injected by the intake valve 16-A at the point in time when the piston 22 reaches the point at which the intake valve 16-B closes and compression begins, or somewhat later. The inlet valve 16-A then quickly closes, compression continues, fuel is added, if it is not already in the charge, the charge ignites in the proper place for the working stroke (third cycle).

Третий, предпочтительный вариант выполнения системы впуска воздуха, изображенный на фиг.7, подводит основной заряд воздуха к впускному клапану 16-В следующим образом: зарядный воздух, давление которого повышено компрессором 1 на некоторую величину, составляющую, возможно, от 0,3 бар до 2 бар (от 0,03 МПа до 0,2 МПа) или более, может подводиться выборочно (дискретно или непрерывно) к впускным клапанам 16-В низкого давления двигателя, изображенного на фиг.7, через трубопровод 32, ведущий от трубопровода 110 к впускным клапанам (16а-В - 16f-B), причем этот трубопровод получает зарядный воздух, который имеет атмосферное давление или который был сжат, но в любом случае имеет оптимизированную температуру, причем регулирование этих параметров заряда осуществляют компрессором 1 и охладителем 10, а регулирование путей прохождения зарядного воздуха осуществляют клапанами-заслонками 5 и 6 и соответствующими трубопроводами. В этом случае дополнительно имеется клапан 33. После заполнения цилиндров 7 зарядом и установления степени сжатия путем закрытия впускного клапана 16-В во время первого или второго хода поршня 22, впускной клапан 16-А высокого давления открывается в ходе сжатия при нахождении поршня в точке, в которой происходит закрытие клапана 16-В, с нагнетанием плотного заряда воздуха, имеющего регулируемую температуру, затем клапан 16-А закрывается, сжатие продолжается, при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки происходит воспламенение заряда, в котором присутствует топливо, и осуществляется рабочий ход (третий такт). Применение этой системы также исключает необходимость парных впусков для атмосферного воздуха. The third, preferred embodiment of the air intake system shown in Fig. 7, brings the main air charge to the intake valve 16-B as follows: charging air, the pressure of which is increased by compressor 1 by a certain amount, possibly from 0.3 bar to 2 bar (from 0.03 MPa to 0.2 MPa) or more, can be selectively (discretely or continuously) connected to the low-pressure inlet valves 16-V of the engine shown in Fig. 7 through a pipe 32 leading from a pipeline 110 to inlet valves (16a-B - 16f-B), and this pipe the wire receives charging air that has atmospheric pressure or which has been compressed, but in any case has an optimized temperature, moreover, these charge parameters are regulated by compressor 1 and cooler 10, and charging air paths are controlled by shutter valves 5 and 6 and corresponding pipelines . In this case, there is an additional valve 33. After filling the cylinders 7 with a charge and establishing the compression ratio by closing the intake valve 16-B during the first or second stroke of the piston 22, the high-pressure intake valve 16-A opens during compression when the piston is at a point in which the valve 16-B closes, with a dense charge of air having an adjustable temperature being injected, then the valve 16-A closes, compression continues, when the piston is near the top dead center, the ignition of the charge occurs, in fuel is present in the otor, and a working stroke is carried out (third step). The use of this system also eliminates the need for twin air inlets.

Четвертый вариант выполнения системы впуска воздуха, изображенной на фиг. 7, подводит основной зарядный воздух к впускным клапанам 16-В низкого давления путем выборочного поступления зарядного воздуха от впускного трубопровода 9, коллектора 14-В и впускных питателей 15-С (изображенных штрих-пунктирной линией) или от трубопровода 32, который направляет к силовому цилиндру 7 воздух, имеющий любые требуемые в конкретное время значения температуры и давления. При такой схеме открытия клапана 33 во время, когда компрессор 1 сжимает проходящий через него заряд, будет присутствовать эффект увеличения плотности основного зарядного воздуха, температура и давление которого в этом случае могут быть также отрегулированы компрессором 1 и регулирующими клапанами 5 и 6. Обратный клапан 34 препятствует обратному току воздуха, имеющего повышенное давление, по трубопроводу 15-С. При потребности в пониженной мощности компрессор 1 может работать вхолостую путем открытия, полного или частичного, клапана 6 и закрытия клапана 5. В другом случае клапан 33 может быть закрыт блоком управления двигателя, а всасывание основного зарядного воздуха в цилиндр 7 будет происходить при атмосферном давлении через впускной трубопровод 9 (изображенный штрих-пунктирной линией). После этого поршень 22 начинает свой второй ход, клапан 16-В закрывается, если он не закрылся в ходе впуска, с установлением степени сжатия, причем во всех случаях тяжелый дополнительный заряд поступает через клапан 16-А, открывающийся в момент времени, когда поршень 22 достигает точки, в которой закрывается впускной клапан 16-В, или несколько позже, затем клапан 16-А быстро закрывается, сжатие продолжается, происходит воспламенение заряда при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки, и осуществляется рабочий ход (третий такт). A fourth embodiment of the air intake system of FIG. 7 leads the main charging air to the low pressure inlet valves 16-B by selectively supplying charging air from the inlet pipe 9, the 14-B manifold and the 15-C inlet feeders (indicated by the dashed line) or from the pipe 32, which directs to the power cylinder 7 air having any temperature and pressure values required at a particular time. With this arrangement for opening valve 33 during the time when compressor 1 compresses the charge passing through it, there will be an effect of increasing the density of the main charging air, the temperature and pressure of which in this case can also be adjusted by compressor 1 and control valves 5 and 6. Check valve 34 prevents the reverse flow of air having high pressure through the pipe 15-C. When the need for reduced power, the compressor 1 can idle by opening, fully or partially, the valve 6 and closing the valve 5. In another case, the valve 33 can be closed by the engine control unit, and the main charge air is sucked into the cylinder 7 at atmospheric pressure through inlet pipe 9 (shown by a dashed-dotted line). After this, the piston 22 begins its second stroke, the valve 16-B closes if it did not close during the intake, with the compression ratio being established, and in all cases a heavy additional charge enters through the valve 16-A, which opens at the time when the piston 22 reaches the point at which the inlet valve 16-B closes, or a little later, then the 16-A valve closes quickly, compression continues, the charge ignites when the piston is near the top dead center, and a stroke is performed (third cycle).

С четвертым вариантом выполнения системы впуска воздуха впускной клапан 16-В низкого давления может получать через трубопровод 32 или трубопровод 15-В (а) зарядный воздух, имеющий атмосферное давление или (b) зарядный воздух, который был сжат и охлажден. Во впускной клапан 16-А высокого давления (открытие которого происходит в момент времени, когда начинается сжатие или несколько позже) может поступать зарядный воздух, который (а) либо был сжат и охлажден в единственной ступени сжатия компрессором 1 или 2, либо (b) был сжат и охлажден с приобретением очень высокой плотности по меньшей мере в двух ступенях сжатия, либо (с) его температура и давление отрегулированы регулирующими клапанами 5 и 6 для улучшенного управления параметрами сгорания в отношении мощности, крутящего момента и экономии топлива, а также в отношении регулирования количества выбросов. С введением дополнительного обратного клапана (клапан 26, изображенный на фиг.6) двигатели, изображенные на фиг. 4, 4В, 5 и 7, могут иметь либо постоянные, либо переменные коэффициент давлений, плотность, давление, температуру и турбулентность заряда, а также время закрытия клапана 26, регулирование которых осуществляется клапанами 3, 5 и 6, скоростью вращения компрессора, а также любым дросселем, имеющимся в двигателях с одной ступенью предварительного сжатия, а также добавлением клапана 4 в двигателях, имеющих две ступени предварительного сжатия. В любом случае впускной клапан 16-А должен оставаться открытым до весьма позднего момента в ходе сжатия, возможно, до достижения поршнем 22 непосредственной близости к верхней мертвой точке хода 22. With a fourth embodiment of the air intake system, the low pressure inlet valve 16-B may receive charging air having atmospheric pressure or (b) charging air that has been compressed and cooled through line 32 or line 15-B. Charging air may enter the high-pressure inlet valve 16-A (opening at the time when compression begins or a little later), which (a) is either compressed and cooled in a single compression stage by compressor 1 or 2, or (b) has been compressed and cooled to a very high density in at least two compression stages, or (c) its temperature and pressure have been adjusted by control valves 5 and 6 to improve control of combustion parameters in terms of power, torque and fuel economy willow, as well as regarding the regulation of emissions. With the introduction of an additional non-return valve (valve 26, shown in FIG. 6), the motors shown in FIG. 4, 4B, 5 and 7, can have either constant or variable pressure coefficients, density, pressure, temperature and turbulence of the charge, as well as the closing time of valve 26, which are regulated by valves 3, 5 and 6, the speed of rotation of the compressor, and any throttle available in engines with one pre-compression stage, as well as the addition of valve 4 in engines with two pre-compression stages. In any case, the inlet valve 16-A must remain open until a very late moment during compression, possibly until the piston 22 reaches close proximity to the top dead center of the stroke 22.

Преимущество сжатия зарядного воздуха, поступающего к впускному клапану 16-В низкого давления, в дополнение к сильному сжатию дополнительного заряда воздуха заключается в том, что во время большей части рабочего цикла таких двигателей плотность заряда может быть резко увеличена для получения высокого среднего эффективного давления с одновременным удержанием низкими максимальных давлений и температур. Описанная система способна обеспечить мощность, необходимую для движения транспортного средства по холмистой местности, возможно, с блокированием впускных клапанов 16-А высокого давления блокиратором клапана, обозначенным номером 31 позиции на фиг.7, или компрессором 2 и/или 1 с осуществлением в них полного или частичного перепуска воздуха посредством регулирующих клапанов 3 и 4 и/или регулирующих клапанов 5 и 6 для изменения давления и температуры заряда, поступающего в коллекторы 13 и 14, а затем к впускным клапанам 16-А. Для получения максимальной мощности блокираторы клапанов могут быть отключены или нейтрализованы. The advantage of compressing the charging air supplied to the low pressure inlet valve 16-B in addition to strongly compressing the additional air charge is that during most of the duty cycle of such engines, the charge density can be sharply increased to obtain a high average effective pressure while keeping low maximum pressures and temperatures. The described system is able to provide the power necessary for the vehicle to move on hilly terrain, possibly with the blocking of the 16-A high-pressure inlet valves with a valve block, indicated by the position number 31 in Fig. 7, or with a compressor 2 and / or 1 with full implementation or partial bypass of air by means of control valves 3 and 4 and / or control valves 5 and 6 to change the pressure and temperature of the charge entering the manifolds 13 and 14, and then to the inlet valves 16-A. To obtain maximum power, the valve blockers can be disabled or neutralized.

На фиг.7 также показана предлагаемая система управления двигателем, содержащая блок 27 (БУД), два клапана-заслонки 3 и 5, два воздушных перепускных клапана 4 и 6 и дополнительные редукционные клапаны 25 (25a-25f) на воздушных трубопроводах 15-В (15а-В - 15f-B), a также алгоритм регулирования давления, температуры и плотности путем регулирования клапанов 4 и 6 и клапанов 3 и 5. Как показано на чертеже, клапан 4 закрыт с обеспечением возможности полного сжатия заряда компрессором 2, а клапан 3 несколько приоткрыт, обеспечивая возможность прохождения неохлажденной части воздуха (светлые стрелки) и некоторого количества охлажденного воздуха (темные стрелки) к коллекторам 13 и 14, причем управление обоими клапанами может быть осуществлено блоком 27 для создания заряда воздуха с оптимальной плотностью, температурой и давлением. Светлые стрелки 4-А в трубопроводе 120 показывают, что клапан 4 может быть частично открыт для обеспечения возможности перепуска некоторого количества воздуха и возвращения к компрессору 2 для точного регулирования давления дополнительного заряда воздуха, так что это количество нагнетается для регулирования плотности и температуры заряда. В другом случае весь заряд воздуха может быть направлен через охладители 10, 11 и 12 или через перепускные трубопроводы 121 и 122 и коллекторам 13 и 14. 7 also shows the proposed engine control system, comprising a unit 27 (ECU), two shutter valves 3 and 5, two air bypass valves 4 and 6, and additional pressure reducing valves 25 (25a-25f) on the air pipelines 15-B ( 15a-B - 15f-B), as well as an algorithm for regulating pressure, temperature and density by adjusting valves 4 and 6 and valves 3 and 5. As shown in the drawing, valve 4 is closed to allow full compression of the charge by compressor 2, and valve 3 slightly ajar, allowing the passage of uncooled part of the air (light arrows) and a certain amount of cooled air (dark arrows) to the collectors 13 and 14, moreover, the control of both valves can be carried out by block 27 to create an air charge with optimal density, temperature and pressure. The bright arrows 4-A in conduit 120 indicate that valve 4 can be partially open to allow some air to be bypassed and returned to compressor 2 to precisely control the pressure of the additional air charge, so that this amount is pumped to control the charge density and temperature. In another case, the entire charge of air can be directed through coolers 10, 11 and 12 or through the bypass pipes 121 and 122 and the collectors 13 and 14.

Для получения высокой мощности при низкой степени сжатия и небольших загрязняющих выбросах клапаны 4 и 6 закрыты, а клапаны 3 и 5 должны быть открыты, так что компрессоры 2 и 1 повышают давление заряда воздуха, направляемого клапанами 3 и 5 через охладители, для получения максимальной плотности. Во время хода впуска впускной клапан 16-В низкого давления открывается, поршень 22 всасывает воздух, имеющий низкое давление, и впускной клапан 16-В закрывается перед достижением поршнем нижней мертвой точки во время хода сжатия или после прохождения этой точки. Во время хода сжатия при нахождении поршня в точке, где происходит закрытие впускного клапана 16-В, или несколько позже открывается впускной клапан 16-А для нагнетания дополнительного плотного охлажденного заряда воздуха, затем этот клапан закрывается. Сжатие продолжается с низкой степенью сжатия. Добавляют топливо, если его еще нет в заряде, заряд воспламеняется в надлежащем месте при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки (воспламенение может происходить до достижения поршнем верхней мертвой точки, при нахождении поршня в ней или после ее прохождения) для осуществления рабочего хода (третьего такта) с большой степенью расширения и большим крутящим моментом, затем открывается (открываются) выпускной клапан (выпускные клапаны) 17, и происходит продувочный ход (четвертый такт), после чего клапан (клапаны) 17 закрывается (закрываются). To obtain high power with a low compression ratio and low pollutant emissions, valves 4 and 6 are closed, and valves 3 and 5 must be open, so that compressors 2 and 1 increase the charge pressure of air sent by valves 3 and 5 through coolers to obtain maximum density . During the inlet stroke, the low pressure inlet valve 16-B opens, the piston 22 draws in low pressure air, and the 16-B inlet valve closes before the piston reaches bottom dead center during or after the compression stroke. During the compression stroke, when the piston is at the point where the inlet valve 16-B closes, or a little later, the inlet valve 16-A opens to pump an additional dense cooled charge of air, then this valve closes. Compression continues with a low compression ratio. Fuel is added if it is not already in the charge, the charge ignites in the proper place when the piston is near top dead center (ignition can occur before the piston reaches top dead center, when the piston is in it or after it passes) to make the stroke (third cycle ) with a large degree of expansion and high torque, then the exhaust valve (s) are opened (open) 17 and a purge stroke (fourth cycle) occurs, after which the valve (s) 17 closes (closing are).

В этих конструкциях топливо может образовывать топливно-воздушную смесь и может впрыскиваться в корпус дросселя, в окно, в цилиндр, а также может быть введено в любой точке между впуском воздуха и днищем поршня. Топливно-воздушная смесь может быть расположена слоями или представлять собой смеси от стехиометрической до весьма бедной смеси для искрового зажигания или до весьма богатой смеси для работы с применением воспламенения от сжатия. Регулирование мощности двигателя может осуществляться путем одного только дозирования топлива, либо подача воздуха может быть также точно отрегулирована посредством дроссельного клапана до надлежащего соотношения количеств топлива и воздуха или может "дозироваться" управляющими клапанами 4 и 6 при использовании двух ступеней предварительного сжатия и регулирующим клапаном 4 при использовании одиночной ступени предварительного сжатия. In these designs, fuel can form a fuel-air mixture and can be injected into the throttle body, into a window, into a cylinder, and can also be introduced at any point between the air inlet and the piston crown. The air-fuel mixture can be layered or a mixture from stoichiometric to a very poor mixture for spark ignition or to a very rich mixture for operation using compression ignition. Engine power control can be done by dispensing fuel alone, or the air supply can also be precisely adjusted by means of a throttle valve to the appropriate ratio of fuel to air, or it can be "dosed" by control valves 4 and 6 when using two stages of pre-compression and control valve 4 when using a single pre-compression stage.

В любом предлагаемом двигателе общая для всех известных двигателей проблема неполного смешивания топлива с воздухом и остаточными газами и вследствие этого изменения параметров в точке воспламенения сведена к минимуму, а в некоторых случаях она исключена путем позднего ввода воздушного заряда с большой скоростью. Эта проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, является чрезвычайно острой в известных двигателях, когда газообразное топливо вводится непосредственно в цилиндр и где может проскакивать искра в смесях, имеющих различные отношения количеств топлива и воздуха, и, следовательно, с различной скоростью распространения пламени. In any proposed engine, the common problem for all known engines is incomplete mixing of fuel with air and residual gases and, as a result, changes in the parameters at the flash point are minimized, and in some cases it is eliminated by late introduction of an air charge at a high speed. This problem, the solution of which the present invention is directed, is extremely acute in known engines, when gaseous fuel is introduced directly into the cylinder and where a spark can slip in mixtures having different ratios of fuel and air quantities, and therefore with different flame propagation speeds.

(О важности нахождения решения именно этой проблемы исследователи двигателей Массачусетского Технологического Института заявляют: "Исключение происходящих от цикла к циклу изменений в процессе сгорания будет важным вкладом в усовершенствование эксплуатационных качеств двигателя. Если все циклы будут подобны среднему циклу или равны ему, то максимальное давление цилиндра будет ниже, кпд будет больше, и, что самое главное, предел детонации будет выше, обеспечивая тем самым возможность ощутимого повышения кпд и/или среднего эффективного давления в цилиндре при том же количестве топлива"). (The researchers at the Massachusetts Institute of Technology stated the importance of finding a solution to this problem: “Avoiding cycle-to-cycle changes in the combustion process will be an important contribution to improving engine performance. If all cycles are similar to or equal to the average cycle, then the maximum cylinder pressure will be lower, the efficiency will be greater, and, most importantly, the detonation limit will be higher, thereby providing the possibility of a significant increase in efficiency and / or average effective pressure in the cylinder with the same amount of fuel ").

Указанная циклическая изменчивость сведена к минимуму, а возможно, и полностью исключена в каждом из вариантов выполнения (включая двухтактные и четырехтактные) предлагаемого двигателя путем значительной вихревой турбулентности, создаваемой нагнетанием воздуха под большим давлением. Кроме того, в любом из предлагаемых двигателей вихревая турбулентность может быть ориентирована тангенциально к стенке цилиндра путем экранирования впускного клапана 16, в особенности клапана 16-А, либо путем применения обратного клапана, например такого, как клапан 26, изображенный на фиг.6 и 10. Даже двигатели, получающие заряд воздуха во время хода впуска поршня с использованием экранированного впускного клапана, демонстрируют тенденцию к сокращению нежелательного циклического изменения и имеют пониженные требования к октановому числу и повышение ограничиваемого детонацией среднего эффективного индикаторного давления в цилиндре. Предлагаемый двигатель путем нагнетания зарядного воздуха, в особенности через экранированный клапан, во время хода сжатия создает значительно повышенную вихревую турбулентность с дальнейшим сведением к нулю нежелательных, происходящих от цикла к циклу изменений для более чистого и более полного сгорания топлива. The indicated cyclic variability is minimized, and possibly completely eliminated in each of the embodiments (including two-stroke and four-stroke) of the proposed engine by significant vortex turbulence created by the injection of air under high pressure. In addition, in any of the proposed engines, vortex turbulence can be oriented tangentially to the cylinder wall by shielding the inlet valve 16, in particular the valve 16-A, or by applying a check valve, for example, such as valve 26, shown in Fig.6 and 10 Even engines that receive air charge during the stroke of the piston inlet using a shielded inlet valve tend to reduce unwanted cyclic changes and have lower octane requirements Limited increase in the detonation of the mean effective cylinder pressure indicator. The proposed engine by injecting charging air, in particular through a shielded valve, during the compression stroke creates a significantly increased vortex turbulence with a further reduction to zero of undesirable changes occurring from cycle to cycle for a cleaner and more complete combustion of fuel.

Впускной клапан может вращаться во время работы и все же иметь тангенциальный по отношению к стенке цилиндра поток благодаря применению известного подъемного клапана, а также благодаря тому, что расположенная напротив требуемого направления воздушного потока сторона головки клапана экранирована, и при ее открытии посредством утолщенной части поверхности головки двигателя, образующей козырек или выступ в форме полумесяца, воздушный поток направляется в требуемом направлении, в то время как клапан открыт. The inlet valve can rotate during operation and still have a tangential flow with respect to the cylinder wall due to the use of the known lift valve, and also due to the fact that the side of the valve head located opposite the desired direction of air flow is shielded and when it is opened by a thickened part of the head surface engine, forming a visor or crescent-shaped protrusion, the air flow is directed in the desired direction, while the valve is open.

В системе воспламенения от сжатия улучшенный процесс смешивания, предложенный изобретением, обеспечивает возможность значительно более богатых отношений количества топлива к количеству воздуха для получения более высокой мощности, ограничиваемой порогом дымообразования, а при чрезвычайно обогащенных отношениях количества топлива к количеству воздуха дым и частицы фактически устранены. In the compression ignition system, the improved mixing process proposed by the invention makes it possible to have significantly richer ratios of the amount of fuel to the amount of air to obtain a higher power limited by the smoke threshold, and with extremely enriched ratios of the amount of fuel to the amount of air, smoke and particles are virtually eliminated.

Вихревая турбулентность, создаваемая путем нагнетания заряда под высоким давлением во время хода сжатия, не гасится ходом сжатия, и чем позже происходит впуск заряда, тем меньший объем заряда необходим для создания требуемой вихревой турбулентности. В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, работающем в соответствии с предлагаемым способом, заряд воздуха, имеющий очень высокое давление и регулируемую температуру, может выборочно вводиться с тангенциальной ориентацией весьма поздно в ходе сжатия, например непосредственно перед вводом топлива, во время этого ввода или вместе с ним, а в случае чрезвычайно высокого давления даже во время процесса сгорания. Vortex turbulence created by pumping a charge under high pressure during the compression stroke is not extinguished by the compression stroke, and the later the charge is introduced, the less charge is needed to create the required vortex turbulence. In any reciprocating internal combustion engine with a crank mechanism operating in accordance with the proposed method, an air charge having a very high pressure and an adjustable temperature can be selectively introduced with a tangential orientation very late during compression, for example, immediately before fuel injection, during of this input or with it, and in the case of extremely high pressure even during the combustion process.

Так как дополнительный заряд воздуха в двигателе, изображенном на фиг. 4-7, 9, 9В и 15-20, может быть сжат до чрезвычайно высокого давления, впускной клапан 16-А в других вариантах выполнения заменен на более управляемый и быстродействующий клапан, такой как высокоскоростной клапан с соленоидным управлением (не показан), однако такая замена не ограничена только клапаном такого типа. Этот клапан предпочтительно приводится в действие механическим или электрическим способом, либо путем разрежения и предпочтительно регулируется блоком управления двигателем, как изображено на фиг.7, 9В, 15-20 и 33. В этой системе дополнительный заряд воздуха может выборочно весьма поздно в ходе сжатия поршня 22 вводиться для повышения плотности заряда и вихревой турбулентности, понижения максимальной и общей температур сгорания, а также сокращения выработки загрязняющих выбросов. Ввод воздуха может быть осуществлен тангенциально ориентированным способом. Это значительно увеличивает вихревую турбулентность и предотвращает нежелательные циклические изменения, характерные для известных двигателей и представляющие наибольшие затруднения в двигателях, работающих на газообразном или дизельном топливе. Since the additional charge of air in the engine shown in FIG. 4-7, 9, 9B and 15-20, can be compressed to extremely high pressure, the inlet valve 16-A in other embodiments is replaced by a more controllable and faster valve, such as a high-speed valve with a solenoid control (not shown), however this replacement is not limited to this type of valve. This valve is preferably actuated mechanically or electrically or by vacuum and is preferably controlled by the engine control unit, as shown in Figs. 7, 9B, 15-20 and 33. In this system, an additional charge of air can selectively very late during compression of the piston 22 introduced to increase charge density and vortex turbulence, lower maximum and total combustion temperatures, as well as reduce the production of polluting emissions. The air inlet can be carried out in a tangentially oriented manner. This significantly increases vortex turbulence and prevents undesirable cyclic changes characteristic of known engines and presenting the greatest difficulties in engines operating on gaseous or diesel fuel.

Применение указанной системы приводит к понижению максимальных давлений и температур в цилиндре. Эффективность возрастает, а предел детонации повышается, обеспечивая таким образом существенное увеличение кпд и среднего эффективного давления в цилиндре при заданном количестве топлива. Все предлагаемые двигатели работают с более полным процессом расширения по сравнению с известными двигателями и таким образом обеспечивают дальнейшие улучшения эффективности и параметров выбросов. The use of this system leads to a decrease in maximum pressures and temperatures in the cylinder. Efficiency increases, and the detonation limit increases, thus providing a significant increase in efficiency and average effective pressure in the cylinder for a given amount of fuel. All of the proposed engines operate with a more complete expansion process than the known engines and thus provide further improvements in efficiency and emission parameters.

Предлагаемые четырехтактные двигатели (например изображенные на фиг.1, 2, 3, 4, 4В, 5, 7 и 33), как и предлагаемые двухтактные двигатели (например изображенные на фиг. 8-11, 25 и 33), выполнены с возможностью работы со степенью расширения, превышающей степень сжатия. Для достижения этого результата степень расширения устанавливают путем выбора надлежащего объема камеры сгорания, а степень сжатия понижают ниже этой величины путем очень раннего или очень позднего закрытия впускного клапана. The proposed four-stroke engines (for example, shown in figures 1, 2, 3, 4, 4B, 5, 7 and 33), as well as the proposed two-stroke engines (for example, shown in Figs. 8-11, 25 and 33), are arranged to work with a degree of expansion exceeding the degree of compression. To achieve this result, the expansion ratio is set by selecting the appropriate volume of the combustion chamber, and the compression ratio is reduced below this value by a very early or very late closing of the intake valve.

Двигатель 1008, изображенный на фиг.8
На фиг. 8 показан поршневой шестицилиндровый двигатель 1008 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом для работы на бензине, дизельном топливе, спирте, природном газе, водороде или смешанной работы на двух видах топлива, имеющий шесть цилиндров 7a-7f (в разрезе показан только один цилиндр 7f), в которых с возможностью возвратно-поступательного движения расположены поршни 22a-22f. Наличие другого цилиндра указано только изображением нижнего конца гильзы цилиндра 7а. На разрезе изображен цилиндр компрессора 1 двойного действия. Поршни 22a-22f присоединены к общему коленчатому валу 20 известным способом посредством шатунов соответственно 19а-19f. Двигатель 1008, изображенный на фиг.8, выполнен с возможностью работы по двухтактному циклу, так что на один оборот коленчатого вала 20 производится шесть рабочих ходов. Для этого компрессор 1 осуществляет забор заряда воздуха, имеющего атмосферное давление (или в другом случае заряда воздуха, предварительно подвергнутого сжатию до повышенного давления посредством впускного регулирующего клапана 6 через впускной трубопровод 102, ведущий от компрессора 2, либо через регулирующий перепускной клапан 6, клапан-заслонку 5 и перепускной трубопровод 104, либо через охладитель 10). Во время работы двигателя 1008 заряд воздуха сжимают в компрессоре 1 посредством связанного с ним поршня 131, а сжатый заряд нагнетают через выпускной патрубок в передающий трубопровод 109 высокого давления, ведущий к перепускному клапану 3, выполненному и расположенному с возможностью пропуска в зависимости от сигналов от блока 27 сжатого воздуха или через охладители 11 и 12, или через перепускной трубопровод 111. Этот блок управляет степенью сжатия, количеством и направлением потока сжатого заряда через охладитель и/или перепускной трубопровод в коллекторы 13 и 14. Коллекторы 13 и 14 выполнены и расположены с возможностью распределения сжатого заряда посредством отводных впускных трубопроводов 15a-15f к впускным клапанам 16 и 16', а также к остальным пяти силовым цилиндрам. В другом случае дополнительный компрессор 2 получает атмосферный воздух через впускное отверстие 8, производит предварительное сжатие заряда воздуха в трубопроводе 101, ведущем к клапану 5, который в соответствии с сигналами от блока 27 направляет сжатый заряд через охладитель 10 или перепускной трубопровод 104 к компрессору 1. Блок 27 может также управлять клапанами 4 и 6 для направления части или всего заряда, проходящего через компрессоры 1 и 2, назад через трубопроводы 120 и 103 для регулирования степени сжатия одного или обоих компрессоров 1 и 2 в пределах от полного сжатия до отсутствия сжатия, таким образом во время работы в режиме низкой нагрузки любой компрессор 1 или 2 может подводить к цилиндрам необходимое количество сжатого воздуха.
The engine 100 8 shown in Fig.8
In FIG. 8 shows a piston six-cylinder internal combustion engine 100 8 with a crank mechanism for operating on gasoline, diesel fuel, alcohol, natural gas, hydrogen or mixed operation on two fuels having six cylinders 7a-7f (only one cylinder 7f is shown in section ) in which reciprocating pistons 22a-22f are arranged. The presence of another cylinder is indicated only by the image of the lower end of the cylinder liner 7a. The section shows the cylinder of the compressor 1 double action. Pistons 22a-22f are connected to a common crankshaft 20 in a known manner by means of connecting rods 19a-19f, respectively. The engine 100 8 shown in FIG. 8 is configured to operate in a push-pull cycle, so that six working strokes are made per revolution of the crankshaft 20. To this end, the compressor 1 takes a charge of air having atmospheric pressure (or in another case, a charge of air previously compressed to high pressure through the inlet control valve 6 through the inlet pipe 102 leading from the compressor 2, or through the control bypass valve 6, the valve the shutter 5 and the bypass pipe 104, or through a cooler 10). During operation of the engine 100 8, the air charge is compressed in the compressor 1 by means of a piston 131 connected to it, and the compressed charge is pumped through the exhaust pipe into the high pressure transfer pipe 109 leading to the bypass valve 3 made and arranged to be skipped depending on the signals from block 27 of compressed air either through coolers 11 and 12, or through a bypass pipe 111. This block controls the degree of compression, the amount and direction of the flow of compressed charge through the cooler and / or bypass pipe into the manifolds 13 and 14. The manifolds 13 and 14 are made and arranged to distribute the compressed charge by means of the inlet manifolds 15a-15f to the inlet valves 16 and 16 ', as well as to the other five power cylinders. In another case, the additional compressor 2 receives atmospheric air through the inlet 8, pre-compresses the air charge in the pipe 101 leading to the valve 5, which, in accordance with the signals from the block 27, directs the compressed charge through the cooler 10 or the bypass pipe 104 to the compressor 1. Unit 27 may also control valves 4 and 6 to direct part or all of the charge passing through compressors 1 and 2 back through pipelines 120 and 103 to control the compression ratio of one or both compressors 1 and 2 thinning of full compression to no compression, thus during operation in low load mode, each compressor 1 or 2 may be supplied to the cylinders necessary amount of compressed air.

Двигатель 1008, изображенный на фиг.8, имеет распределительные валы 21, выполненные с возможностью привода со скоростью вращения коленчатого вала для создания одного рабочего хода поршней за один оборот. Поршневой компрессор имеет по меньшей мере один цилиндр двойного действия, один из которых изображен на фиг. 8 и обозначен номером 1 позиции, и по меньшей мере одну ступень сжатия, причем коленчатый вал 20 обеспечивает осуществление двух рабочих ходов по меньшей мере одного компрессора за один свой оборот, как описано ниже. В другом варианте выполнения привод поршневого компрессора может осуществляться коротким коленчатым валом, приводимым во вращение повышающей ступенчатой передачей, выполненной на основном коленчатом валу и осуществляющей привод передачи меньшего размера, установленной на дополнительном коленчатом валу. Привод дополнительного ротационного компрессора 2 может осуществляться посредством шкива с клиновидной канавкой, приводимого в движение оребренным клиновидным ремнем, и этот компрессор может иметь повышающую ступенчатую передачу, установленную между этим шкивом и приводным валом компрессора. Ротационный компрессор 2 может также иметь привод с переменной скоростью вращения, как в некоторых авиационных двигателях.The engine 100 8 shown in FIG. 8 has camshafts 21 configured to drive at a crankshaft speed to create one piston stroke per revolution. The piston compressor has at least one double acting cylinder, one of which is shown in FIG. 8 and is indicated by the position number 1 and at least one compression stage, wherein the crankshaft 20 provides two working strokes of at least one compressor in one revolution, as described below. In another embodiment, the piston compressor can be driven by a short crankshaft driven into rotation by a step-up gear made on the main crankshaft and driven by a smaller transmission mounted on an additional crankshaft. The drive of the additional rotary compressor 2 can be carried out by means of a pulley with a wedge-shaped groove driven by a finned wedge-shaped belt, and this compressor can have a step-up gear installed between this pulley and the drive shaft of the compressor. Rotary compressor 2 may also have a variable speed drive, as in some aircraft engines.

Описание работы двигателя 1008, изображенного на фиг.8
Зарядный воздух всасывается во впускное отверстие 8 компрессора, откуда он проходит через компрессор 2, где заряд затем всасывается в трубопровод 101 к клапану-заслонке 5, где заряд направляется либо через охладитель 10 или через клапан 6, где часть заряда или весь он может быть направлен назад через компрессор 2, где заряд рециркулирует без сжатия, либо клапан 6 может направить заряд воздуха на впуск компрессора 1, где заряд воздуха нагнетается из выпускного патрубка компрессора 1, ведущего к клапану-заслонке 3, где заряд направляется либо через охладители 11 и 12, либо через воздушный перепускной клапан 4, или его часть направляется и через охладители, и через клапан 4, ведущие к коллекторам 13 и 14, распределяющим зарядный воздух к впускным клапанам 16, а также к впускному клапану каждого цилиндра 7 двигателя 1008. (Клапан 4 может направлять весь заряд воздуха или его часть к коллекторам 13 и 14 или может осуществлять его полную или частичную рециркуляцию через трубопровод 120 назад к трубопроводу 106 и на впуск компрессора 1. ) Блок 27 управляет клапанами 3, 4, 5 и 6 для регулирования давления, температуры и плотности заряда, подаваемого в камеры 130 сгорания двигателя. Этот же блок 27 может управлять системой управления регулируемых клапанов для регулирования времени открытия и закрытия впускных клапанов 16 и выпускных клапанов 17 силовых цилиндров в соответствии с углом поворота вала 20 для регулирования степени сжатия и плотности заряда в двигателе для его оптимальной работы по следующим параметрам: мощность, крутящий момент, экономия топлива и параметры применяемого топлива.
Description of the operation of the engine 100 8 depicted in Fig.8
Charging air is sucked into the compressor inlet 8, from where it passes through the compressor 2, where the charge is then sucked into the pipe 101 to the damper valve 5, where the charge is directed either through the cooler 10 or through the valve 6, where part or all of the charge can be directed back through the compressor 2, where the charge recirculates without compression, or valve 6 can direct the air charge to the inlet of the compressor 1, where the air charge is pumped from the exhaust pipe of the compressor 1 leading to the shutter valve 3, where the charge is directed either through hladiteli 11 and 12 or through the air bypass valve 4, or a portion thereof is directed and through the coolers and through valve 4, leading to the headers 13 and 14, distributing the charge air to the intake valves 16 and also to the intake valve of each cylinder 7, motor 100 8 . (Valve 4 can direct all or part of the air charge to headers 13 and 14, or it can recycle it completely or partially through line 120 back to line 106 and to compressor inlet 1.) Block 27 controls valves 3, 4, 5, and 6 to control pressure, temperature and charge density supplied to the combustion chamber 130 of the engine. The same unit 27 can control an adjustable valve control system to control the opening and closing times of the intake valves 16 and exhaust valves 17 of the power cylinders in accordance with the angle of rotation of the shaft 20 to control the compression ratio and charge density in the engine for its optimal operation in the following parameters: power , torque, fuel economy and the parameters of the fuel used.

Работа силового цилиндра 7 происходит следующим образом:
Вариант 1
Вблизи конца рабочего хода в цилиндре 7 выпускной клапан (клапаны) 17, 17' открывается (открываются), и при открытом выпускном клапане поршень 22 начинает ход выпуска (второй такт). Во время хода выпуска, возможно при нахождении поршня на 60o-70o раньше верхней мертвой точки, клапаны 17, 17' закрываются. При нахождении поршня в точке закрытия клапанов 17, 17' устанавливается степень сжатия, впускные клапаны 16, 16' открываются при нахождении поршня в этой точке или позже в ходе сжатия, сжатый воздух и/или заряд топливно-воздушной смеси нагнетается в камеру 130 сгорания цилиндра 7, клапаны 16, 16' закрываются, возможно, при нахождении поршня за 60o до верхней мертвой точки, с вихревой турбулентностью, сопровождающей нагнетание воздуха высокого давления, поршень 22 продолжает движение к концу своего хода, сжимая таким образом заряд, создавая весьма низкую степень сжатия, доходящую до 2:1. Если топливо еще отсутствует в виде смеси, его водят в подводимый воздушный поток или в предкамеру, или непосредственно в камеру сгорания после закрытия впускного клапана. Для послойного процесса сгорания заряда топливо может быть введено в середину вихря заряда, или при необходимости воспламенения дизельного топлива оно может быть введено на запальную свечу. Топливно-воздушная смесь воспламеняется от сжатия или от искры, причем последняя имеет место в надлежащее время для наибольшей эффективности и/или мощности. В общем случае ввод и воспламенение топлива происходят до верхней мертвой точки поршня. Тем не менее, ввод топлива может быть выполнен и позже, а возможно и непрерывно, во время начальной части хода расширения для осуществления процесса сгорания при постоянном в целом давлении и в особенности при применении дизельного топлива. Воспламенение топливно-воздушной смеси происходит предпочтительно до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки, а сжигаемый заряд расширяется с воздействием на поршень по мере его перемещения к нижней мертвой точке. При нахождении поршня в нижней мертвой точке открывают выпускной клапан (выпускные клапаны) и продувают выхлопную смесь путем принудительного перемещения поршня 22 во время продувочного хода. Если открытие впускных клапанов 16, 16' происходит раньше, то для продувки может потребоваться некоторое их перекрытие выпускным клапаном. При позднем открытии впускных клапанов 16, 16' перекрытие клапанов не потребуется, и закрытие клапана (клапанов) 17, 17' происходит приблизительно в то же время, что и открытие впускных клапанов 16, 16'. Степень расширения двигателя может составлять приблизительно 19:1 при использовании дизельного топлива и 14:1 при использовании газообразного топлива или бензина, причем эту степень расширения задают путем деления рабочего объема цилиндра на объем камеры сгорания.
The work of the power cylinder 7 is as follows:
Option 1
Near the end of the stroke in the cylinder 7, the exhaust valve (s) 17, 17 ′ opens (opens), and when the exhaust valve is open, the piston 22 starts the exhaust stroke (second cycle). During the course of the release, it is possible when the piston is 60 o -70 o earlier than the top dead center, the valves 17, 17 'are closed. When the piston is at the closing point of the valves 17, 17 ', the compression ratio is set, the intake valves 16, 16' are opened when the piston is at this point or later during compression, the compressed air and / or charge of the fuel-air mixture is pumped into the cylinder combustion chamber 130 7, valves 16, 16 'are closed, possibly when the piston 60 o to the upper dead point, with the turbulence of the vortex accompanying the injection of high pressure air, the piston 22 continues to move towards the end of its stroke, thus compressing the charge, creating a very low w compression ratio, ranging up to 2: 1. If the fuel is still not in the form of a mixture, it is introduced into the supplied air stream or into the pre-chamber, or directly into the combustion chamber after closing the intake valve. For a stratified charge combustion process, fuel can be introduced into the middle of the charge vortex, or if it is necessary to ignite diesel fuel, it can be introduced into the glow plug. The air-fuel mixture ignites from compression or from a spark, the latter taking place at the right time for maximum efficiency and / or power. In general, fuel injection and ignition occur to the top dead center of the piston. However, the fuel injection can be performed later, and possibly continuously, during the initial part of the expansion course to carry out the combustion process at a constant pressure in general, and especially when using diesel fuel. The ignition of the air-fuel mixture preferably occurs before the piston reaches top dead center, and the burnt charge expands with exposure to the piston as it moves to bottom dead center. When the piston is at bottom dead center, open the exhaust valve (exhaust valves) and purge the exhaust mixture by forcibly moving the piston 22 during the purge stroke. If the opening of the inlet valves 16, 16 'occurs earlier, then for purging it may require some overlap with the exhaust valve. When the inlet valves 16, 16 ′ are opened late, valve closure is not required, and the closing of the valve (s) 17, 17 ′ occurs at about the same time as the opening of the inlet valves 16, 16 ′. The expansion ratio of the engine can be approximately 19: 1 when using diesel fuel and 14: 1 when using gaseous fuel or gasoline, and this degree of expansion is set by dividing the working volume of the cylinder by the volume of the combustion chamber.

Вариант 2
Вблизи конца рабочего хода в цилиндре 7 клапан (клапаны) 17, 17' открывается (открываются), и при открытом клапане 17 начинается продувочно-впускной ход (второй такт). При нахождении поршня в точке, расположенной примерно посредине хода (например, отстоящей примерно на 90o от верхней мертвой точки), при открытом клапане 17, 17' происходит открытие впускного клапана с небольшим перекрытием клапанов для впуска имеющего высокое давление продувочного и зарядного воздуха. По меньшей мере в одном клапане 16 может быть выполнена выемка, например, как в элементе, обозначенном номером 30 позиции на фиг. 11, для направления первого впускного воздуха вниз и вдоль стенок цилиндра 7 для петлевой продувки цилиндра во время очень малого перекрытия клапанов 16, 16' и 17, 17'. Клапаны 17, 17' остаются открытыми до достижения поршнем точки, в которой начинается сжатие, затем при своем закрытии они получают заряд воздуха, вскоре после этого закрываются клапаны 16, 16', при этом цилиндр достаточно продут и заряжен теперь свежим воздухом, имеющим отрегулированную температуру и высокое давление. Поршень 22 продолжает свой ход для сжатия заряда, создавая низкую степень сжатия, в идеальном случае составляющую от 13:1 до 4:1, в зависимости от вида применяемого топлива. Степень сжатия устанавливают точкой в ходе поршня 22, в которой происходит закрытие клапана (клапанов) 17, 17', и рассчитывают путем деления остающегося рабочего объема цилиндра на объем камеры сгорания.
Option 2
Near the end of the stroke in the cylinder 7, the valve (s) 17, 17 'opens (opens), and with the valve 17 open, the purge-inlet stroke (second cycle) begins. When the piston is at a point located approximately in the middle of the stroke (for example, approximately 90 ° from the top dead center), when the valve 17, 17 'is open, the inlet valve opens with a slight overlap of the valves for the intake of purge and charge air with high pressure. A recess may be made in at least one valve 16, for example, as in the element indicated by 30 in FIG. 11 to direct the first intake air downward and along the walls of the cylinder 7 for loop purging of the cylinder during a very small overlap of valves 16, 16 'and 17, 17'. Valves 17, 17 'remain open until the piston reaches the point at which compression begins, then when it closes they receive an air charge, soon after that valves 16, 16' are closed, while the cylinder is sufficiently blown and is now charged with fresh air with a regulated temperature and high pressure. The piston 22 continues its movement to compress the charge, creating a low compression ratio, ideally from 13: 1 to 4: 1, depending on the type of fuel used. The compression ratio is set by a point in the course of the piston 22 at which the valve (s) 17, 17 'are closed and calculated by dividing the remaining working volume of the cylinder by the volume of the combustion chamber.

При продолжении подъема поршня 22 от точки x, в которой закрытие выпускного клапана установило степень сжатия и где начинается сжатие заряда, начинается подъем давления. Плотный, охлажденный заряд воздуха при коротком ходе сжатия создает низкую степень сжатия с очень тяжелым зарядом, с низким максимальным давлением в цилиндре, но с высоким средним эффективным давлением в цилиндре для получения большого крутящего момента и большой мощности. As the piston 22 continues to rise from the point x, at which the closing of the exhaust valve has established the compression ratio and where the compression of the charge begins, the pressure begins to rise. The dense, cooled charge of air with a short compression stroke creates a low compression ratio with a very heavy charge, with a low maximum pressure in the cylinder, but with a high average effective pressure in the cylinder to obtain high torque and high power.

Коэффициент давления будет задан плотностью, давлением и температурой поступающего заряда, длительностью открытия впускных клапанов 16, 16' и точкой закрытия выпускных клапанов 17, 17'. Чем позже происходит закрытие выпускных клапанов 17, 17', тем меньше расширяется зарядный воздух после его нагнетания в цилиндр 7, тем меньше работа, требуемая на сжатие заряда, тем меньшее перекрытие впускного и выпускного клапана требуется и тем ниже степень сжатия. The pressure coefficient will be set by the density, pressure and temperature of the incoming charge, the duration of the opening of the intake valves 16, 16 'and the closing point of the exhaust valves 17, 17'. The later the closing of the exhaust valves 17, 17 'occurs, the less the charging air expands after it is injected into the cylinder 7, the less the work required to compress the charge, the less overlap the intake and exhaust valves require and the lower the compression ratio.

При нахождении поршня в некоторой точке, возможно отстоящей на 150-120o от верхней мертвой точки, цилиндр 7 будет достаточно продут, и выпускной клапан 17, 17' может быть закрыт до момента открытия впускных клапанов 16, 16' для впуска в этом случае всего заряда воздуха, но не позже этого момента, причем выхлопные газы в основном удалены путем продувки. (В некоторых случаях некоторое количество остающихся выхлопных газов является полезным, а точка, в которой впускной и выпускной клапаны могут быть закрыты без перекрытия, будет установлена экспериментально.) В этом случае "эффективная" степень сжатия может быть понижена до 3:1 или даже 2:1 с созданием к тому же низких максимальных давления и температуры в цилиндре, но при высоком среднем эффективном давлении. Топливо может вводиться рано, например при нахождении поршня в точке закрытия выпускного клапана, и в момент примерно за 150o-120o до конца хода сжатия. Воспламенение топливно-воздушной смеси происходит до верхней мертвой точки, в ней или за ней, затем происходит ход расширения (второй такт). Степень расширения задана рабочим объемом цилиндра, поделенным на объем камеры сгорания, и она может составлять приблизительно 19:1 при использовании дизельного топлива и 14:1 для бензина или газообразного топлива.When the piston is at some point, possibly 150-120 o from the top dead center, the cylinder 7 will be sufficiently blown, and the exhaust valve 17, 17 'can be closed until the inlet valves 16, 16' are opened for inlet in this case charge of air, but not later than this moment, and exhaust gases are mainly removed by blowing. (In some cases, a certain amount of remaining exhaust gas is useful, and the point at which the inlet and outlet valves can be closed without shutting off will be established experimentally.) In this case, the “effective” compression ratio can be reduced to 3: 1 or even 2 : 1 with the creation of a low maximum pressure and temperature in the cylinder, but with a high average effective pressure. Fuel can be introduced early, for example, when the piston is at the closing point of the exhaust valve, and at the moment approximately 150 o -120 o before the end of the compression stroke. The ignition of the fuel-air mixture occurs to the top dead center, in it or behind it, then the expansion progress occurs (second step). The expansion ratio is set by the cylinder displacement divided by the volume of the combustion chamber, and it can be approximately 19: 1 when using diesel fuel and 14: 1 for gasoline or gaseous fuel.

Блок 27 может управлять температурой и плотностью заряда, подаваемого в цилиндр 7 или камеру 130, а также синхронизацией впуска в камеру сгорания, и таким образом может регулировать плотность, турбулентность, температуру и давление заряда, обеспечивая средства ограничения максимальных температур и давлений, при более высоком, чем в известных двигателях, среднем эффективном давлении, когда это требуется, а также обеспечивая более низкий уровень нежелательных загрязняющих выбросов. Block 27 can control the temperature and density of the charge supplied to the cylinder 7 or chamber 130, as well as the timing of the inlet to the combustion chamber, and thus can control the density, turbulence, temperature and pressure of the charge, providing a means of limiting maximum temperatures and pressures at a higher than in known engines, the average effective pressure when required, as well as providing a lower level of unwanted pollutant emissions.

Предложенная система работы в режиме низкой нагрузки, обладающая топливной экономичностью, как показано в строке В(bp) на фиг.13, включает следующее. Может быть выбрана номинальная степень сжатия, составляющая 13:1, и степень расширения, составляющая 19:1. Величина последней устанавливает объем камеры сгорания, а первая устанавливает максимальное давление заряда (но не максимальное давление в цилиндре) приблизительно равным 530 фунтов/дюйм2 (3,66 МПа) при адиабатическом сжатии. Блок 27 выдает сигнал клапанам 5 и клапану 6 на рециркуляцию воздуха, нагнетаемого через компрессор 2, назад через компрессор 2 без его сжатия или для любого типа компрессора, на открытие запорного клапана для отходящих газов с направлением воздуха в обход компрессора. Клапан 5 направляет заряд в обход охладителя 10 на впуск компрессора 1. Компрессор 1 осуществляет адиабатическое сжатие заряда со степенью сжатия, составляющей приблизительно 7:1. Блок 27 отслеживает, происходит ли обход охладителей 11 и 12, и вводит заряд в коллекторы 13 и 14, при этом заряд сохраняет температуру, полученную при сжатии. Если закрытие выпускных клапанов 17, 17' и открытие впускных клапанов 16, 16' цилиндра 7 происходит в непосредственной близости от конца хода сжатия поршня 22, то эффективная степень сжатия может быть понижена до 2:1, создавая "номинальную" степень сжатия, составляющую 14:1. (Если закрытие выпускных клапанов 17, 17' и открытие впускных клапанов 16, 16' происходит несколько раньше в ходе выхлопа, давление нагнетаемого зарядного воздуха будет ниже, а "эффективная" степень сжатия, обуславливающая выделение тепла при внутрицилиндровом сжатии, будет больше. Если открытие впускных клапанов 16, 16' происходит в середине хода, после закрытия выпускных клапанов 17, 17', а требуемая номинальная степень сжатия составляет 13:1 с эффективной степенью сжатия, равной 4:1, то заряд, поступивший в середине хода в цилиндр, будет сжат со степенью, равной 4:1.) Затем происходит сжатие неохлажденного заряда в цилиндре с эффективной степенью сжатия, равной 4:1, и, в любом случае, с давлением, составляющим приблизительно 530 фунтов/дюйм2 (3,66 МПа), и температурой, равной 900oF (482oС). Затем происходит воспламенение топливно-воздушного заряда и его расширение с воздействием на поршень до полного объема силового цилиндра со степенью расширения, равной 19:1.The proposed low-load operation system having fuel economy, as shown in row B (bp) of FIG. 13, includes the following. A nominal compression ratio of 13: 1 and an expansion ratio of 19: 1 can be selected. It sets the value of the latter volume of the combustion chamber, and the first sets the maximum charge pressure (but not the maximum pressure in the cylinder) is approximately equal to 530 lb / in2 (3.66 MPa) during the adiabatic compression. Block 27 gives a signal to valves 5 and valve 6 to recirculate the air pumped through the compressor 2 back through the compressor 2 without compression or for any type of compressor, to open the shut-off valve for exhaust gases with the air bypassing the compressor. The valve 5 directs the charge bypassing the cooler 10 to the inlet of the compressor 1. The compressor 1 adiabatically compresses the charge with a compression ratio of approximately 7: 1. Block 27 monitors whether coolers 11 and 12 are bypassed and injects charge into the collectors 13 and 14, while the charge retains the temperature obtained by compression. If closing the exhaust valves 17, 17 ′ and opening the intake valves 16, 16 ′ of the cylinder 7 occurs in close proximity to the end of the compression stroke of the piston 22, then the effective compression ratio can be reduced to 2: 1, creating a “nominal” compression ratio of 14 :1. (If the closing of the exhaust valves 17, 17 'and the opening of the inlet valves 16, 16' occurs a little earlier during the exhaust, the pressure of the charging charging air will be lower, and the "effective" compression ratio, which causes heat generation during in-cylinder compression, will be greater. If the opening of the intake valves 16, 16 'occurs in the middle of the stroke, after the exhaust valves 17, 17' are closed, and the required nominal compression ratio is 13: 1 with an effective compression ratio of 4: 1, then the charge received in the middle of the stroke in the cylinder will be squeezed with a steppe Strongly equal to 4: 1.) Then, uncooled charge compression occurs in a cylinder of an effective compression ratio of 4: 1, and, in any case, with a pressure of approximately 530 lbs / in2 (3.66 MPa) and the temperature equal to 900 o F (482 o C). Then, the fuel-air charge ignites and expands with the piston acting to the full volume of the power cylinder with a degree of expansion equal to 19: 1.

При возникновении потребности в большой мощности блок 27 может подать управляющий сигнал на закрытие клапанов 4 и 6. Затем компрессор 2 начинает сжимать воздушный заряд до несколько повышенного давления, в это же время блок 27 откроет клапаны 3 и 5 с направлением зарядного воздуха через охладители 10, 11 и 12. Вследствие того что зарядный воздух охлажден, может быть даже до 150o-200oF (66o-93oC), в двигатель, в зону наддува, нагнетается большее количество воздуха посредством дополнительной ступени 2 сжатия для предотвращения существенного падения давления зарядного воздуха вследствие его охлаждения перед сгоранием. При этом заряд воздуха в камере сгорания сжат со степенью сжатия, равной 2:1 (строка B(ic) на фиг.13), и его давление удерживается вблизи расчетного, в данном случае составляющего приблизительно 500-530 фунтов/дюйм2 (3,45-3,66 МПа), и охлажден для существенного повышения плотности заряда, крутящего момента и мощности двигателя. Менее горячий заряд воздуха обеспечивает пониженные максимальные температуру и давление и в сочетании с большой турбулентностью служит причиной образования пониженного количества несгоревших углеводородов, окислов азота NOx и других загрязняющих выбросов, а наличие в выхлопе дыма и частиц практически устранено даже при весьма богатой топливно-воздушной смеси. Затем происходит воспламенение топливно-воздушного заряда и его расширение до полного объема цилиндра со степенью расширения, равной 19:1, тогда как эффективная степень сжатия составляет только 2:1 (см. строку B(ic) на фиг.13).If there is a need for high power, unit 27 can provide a control signal to close valves 4 and 6. Then, compressor 2 begins to compress the air charge to a slightly increased pressure, at the same time, unit 27 will open valves 3 and 5 with the direction of the charging air through coolers 10, 11 and 12. Due to the fact that the charging air is cooled, it can even be up to 150 o -200 o F (66 o -93 o C), a larger amount of air is pumped into the engine, in the boost zone through an additional compression stage 2 to prevent a significant drop long ago charge air due to its cooling before combustion. In this case the charge air in the combustion chamber is compressed with a compression ratio of 2: 1 (line B (ic) in Figure 13), and its pressure is kept close to the calculated value, in this case of approximately 500-530 pounds / inch 2 (3 45-3.66 MPa), and cooled to significantly increase charge density, torque and engine power. A less hot air charge provides lower maximum temperature and pressure and, combined with high turbulence, causes the formation of a reduced amount of unburned hydrocarbons, nitrogen oxides NO x and other polluting emissions, and the presence of smoke and particles in the exhaust is practically eliminated even with a very rich fuel-air mixture . Then, the fuel-air charge ignites and expands to the full volume of the cylinder with an expansion ratio of 19: 1, while the effective compression ratio is only 2: 1 (see line B (ic) in FIG. 13).

При любом алгоритме работы в предложенном двигателе может быть осуществлен наддув, обеспечивающий более высокий уровень мощности, чем тот, что развивают известные двигатели, поскольку в большинстве случаев впускной клапан закрыт во время заполнения камеры сгорания, а заряд менее нагретого воздуха препятствует детонации и снижает загрязняющие выбросы. В большинстве случаев время пребывания топлива также меньше времени, необходимого для возникновения условий, предшествующих детонации. With any algorithm of operation in the proposed engine, a boost can be carried out providing a higher power level than that developed by known engines, since in most cases the intake valve is closed during filling of the combustion chamber, and the charge of less heated air prevents detonation and reduces polluting emissions . In most cases, the residence time of the fuel is also less than the time required for the occurrence of conditions preceding detonation.

При необходимости в небольшой мощности, как например при движении транспортного средства с установившейся скоростью или при выработке энергии в режиме небольшой нагрузки, работа двигателя может быть снова переведена на режим небольшой нагрузки, например одна ступень сжатия может быть выведена из работы, а заряд воздуха направлен в обход первого охладителя 10, при этом рециркуляция заряда воздуха обеспечивается клапанами 5 и 6. Клапан-задвижка 3 и воздушный перепускной клапан 4 могут направлять весь заряд от компрессора 1, минуя охладители 11 и 12, с сохранением выделившегося при сжатии тепла, в коллекторы 13 и 14 и к цилиндру для режима работы с меньшей плотностью и с улучшенной экономией топлива. If necessary, at low power, such as when the vehicle is moving at a steady speed or when energy is generated in the light load mode, the engine can be switched back to the light load mode, for example, one compression stage can be taken out of operation and the air charge directed to bypassing the first cooler 10, while the recirculation of the air charge is provided by valves 5 and 6. The gate valve 3 and the air bypass valve 4 can direct the entire charge from the compressor 1, bypassing the coolers 1 1 and 12, while maintaining the heat released during compression, into the collectors 13 and 14 and to the cylinder for a mode of operation with a lower density and with improved fuel economy.

На фиг.8 показан вид головки блока цилиндров двигателя, изображенного на фиг.8-11 и 25, на котором показаны дополнительные впускные клапаны, уравновешенные давлением, охлаждение которых обеспечивается посредством трубопроводов вместе с впускным трубопроводом 29 и выпускным трубопроводом 29', возвратными клапанами (не показаны), обеспечивающими возможность расширениям 28 на стержнях клапана при их возвратно-поступательном движении вместе с впускными клапанами 16 нагнетать охлаждающее и смазывающее масло или воздушно-масляную смесь через зазоры, расположенные выше расширений стержня клапана. On Fig shows a view of the cylinder head of the engine shown in Figs. not shown), providing the possibility of extensions 28 on the valve stems during their reciprocating movement together with the inlet valves 16 to pump cooling and lubricating oil or air-oil mixture through the gap Frames located above valve stem extensions.

Уравновешенные давлением впускные клапаны 16, 16', изображенные на фиг. 8, 11 и 25, а также клапаны 16-А, изображенные на фиг.9 и 10, предусмотрены для быстрого закрытия впускного клапана и обеспечивают возможность выполнения больших не ограничивающих впускных клапанов, меньших, чем нормальные возвратные пружины клапана. (Когда впускной клапан открыт, почти сразу же устанавливается равенство давлений под головкой клапана в камере сгорания и над головкой клапана в подводящем питателе, затем давление в подводящем питателе, воздействуя на поршнеобразные устройства на стержне клапана, проявляет тенденцию, направленную на перемещение стержня клапана по наклону профиля кулачка для быстрого закрытия клапана. В предлагаемых двигателях может быть также применен новый приводимый в действие давлением впускной клапан "Magnavox", имеющий характеристики срабатывания, близкие к прямоугольной. The pressure balanced inlet valves 16, 16 'shown in FIG. 8, 11 and 25, as well as valves 16-A shown in FIGS. 9 and 10, are provided for quick closing of the inlet valve and allow large non-limiting inlet valves to be made smaller than normal valve return springs. (When the inlet valve is open, almost immediately the pressure is established under the valve head in the combustion chamber and above the valve head in the inlet feeder, then the pressure in the inlet feeder, acting on the piston-shaped devices on the valve stem, shows a tendency to move the valve stem along the slope cam profile for quick closing of the valve In the proposed engines, a new pressure-actuated “Magnavox” inlet valve with actuation characteristics can also be used Liza rectangular.

Работа впускного клапана, уравновешенного давлением, происходит следующим образом. The operation of the inlet valve, balanced pressure, is as follows.

Впускные клапаны, уравновешенные давлением, имеют расширения 28 на стержнях клапана, нижние поверхности которых открыты для воздействия газов в трубопроводе 15А. Когда стержень клапана прижат кулачком 21 и клапан (клапаны) 16 открыт (открыты), как показано на фиг.8-11 и 25, любое давление в трубопроводе 15-А уравновешено давлением в камере сгорания, и в это время единственной силой реакции является сила, создаваемая давлением в трубопроводе 15-А, воздействующая на нижнюю сторону расширений 28 стержней клапана, вызывая быстрое закрытие клапана. Обратные клапаны (не показаны) во впускном и выпускном каналах 29 и 29' предусмотрены предпочтительно для впуска масла или масляно-воздушной смеси через зазоры над расширениями 28 или в другом случае через расширения 28 стержня клапана. Впуск масла может осуществляться в нижней точке головки цилиндров, где происходит сбор масла с подачей его в охлаждающую систему. В другом варианте выполнения линия 29 впуска масла может быть соединена с линией подвода масла или масляно-воздушной смеси. Впускной трубопровод 29 и выпускной трубопровод 29', проходящий от охлаждающей системы, снабжены обратными клапанами, а выпускной трубопровод 29' может быть расположен выше впускного трубопровода 29 либо может быть присоединен к линии слива масла, ведущей в масляный резервуар двигателя. Расширения 28 могут также иметь проходящий сквозь них канал, на каждом конце которого имеется по обратному клапану. Ввиду того что выпускные клапаны всегда трудно охлаждать, такая система может обеспечить достаточное охлаждение выпускных клапанов, даже если в выпускном трубопроводе отсутствует большое давление. Эта система может быть применена в выпускных клапанах 17, от которых начинаются выпускные окна 18, или в выпускных клапанах любых двигателей для обеспечения долгого срока эксплуатации выпускных клапанов и их седел. Pressure balanced inlet valves have extensions 28 on valve stems whose lower surfaces are exposed to gases in conduit 15A. When the valve stem is pressed by the cam 21 and the valve (s) 16 is open (open), as shown in Figs. 8-11 and 25, any pressure in the pipe 15-A is balanced by the pressure in the combustion chamber, and at this time the only reaction force is the force created by pressure in the pipe 15-A, acting on the lower side of the extensions 28 of the valve stems, causing a quick closure of the valve. Non-return valves (not shown) in the inlet and outlet channels 29 and 29 'are preferably provided for the inlet of oil or oil-air mixture through the gaps above the extensions 28 or, in another case, through the extensions 28 of the valve stem. Oil intake can be carried out at the lower point of the cylinder head, where the oil is collected with its supply to the cooling system. In another embodiment, the oil inlet line 29 may be connected to an oil or air-oil mixture supply line. The inlet pipe 29 and the exhaust pipe 29 ′ extending from the cooling system are provided with check valves, and the exhaust pipe 29 ′ may be located above the intake pipe 29 or may be connected to an oil drain line leading to the engine oil reservoir. Extensions 28 may also have a passage through them, at each end of which there is a check valve. Due to the fact that the exhaust valves are always difficult to cool, such a system can provide sufficient cooling for the exhaust valves, even if there is not a lot of pressure in the exhaust pipe. This system can be used in the exhaust valves 17, from which the exhaust windows 18 start, or in the exhaust valves of any engines to ensure the long life of the exhaust valves and their seats.

В больших двигателях ведущие от насосов линии, описанные здесь, могут быть преобразованы в более крупные линии, а обеспечиваемое ими нагнетание масла в описываемом двигателе может заменить обычные масляные насосы. On larger engines, the pump-leading lines described here can be converted into larger lines, and the oil delivery provided by them in the described engine can replace conventional oil pumps.

Двигатель 1009, изображенный на фиг.9
На фиг. 9 показан поршневой шестицилиндровый двигатель 1008 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, который имеет один впускной трубопровод для атмосферного воздуха и в котором все цилиндры 7a-7f (в разрезе показан только один цилиндр 7f) и связанные с ними поршни 22a-22f работают по двухтактному циклу, причем все силовые цилиндры используются так, что они производят шесть рабочих ходов за один оборот коленчатого вала 20 для выработки мощности и передачи ее общему коленчатому валу 20 посредством шатунов соответственно 19a-19f. Основой компрессор 1, изображенный на данном чертеже в виде поршневого компрессора двойного действия, совместно с воздушными трубопроводами подает сжатый воздух по меньшей мере к одному впускному клапану 16-А и 16-В (к последнему из них только в случае подвода основного заряда к клапану 16-В через трубопровод 15). Дополнительный компрессор 2 конструкции Lysholm'a изображен подключенным последовательно с компрессором 1. Впуск 8 для воздуха и соединенные с ним компрессоры 1 и/или 2 совместно с впускными трубопроводами и коллекторами 13 и 14 подводят зарядный воздух, сжатый до давления, несколько превышающего атмосферное, к впускному воздушному питателю 15-А и впускному клапану 16-А цилиндра 7. Второй трубопровод 32 направляет заряд воздуха от трубопровода 110 через дополнительный запорный клапан 33 к впускному клапану 16-В с подводом воздуха низкого давления к этому же цилиндру. В другом случае второй трубопровод 15-В, идущий от трубопровода 15-А, может быть оснащен регулирующим клапаном 25 (оба изображены на чертеже штрих-пунктирными линиями) и может направлять заряд воздуха, имеющий пониженное давление, к впускному клапану 16-В. Промежуточные охладители 10, 11 и 12 и регулирующие клапаны 3, 4, 5 и 6 применяются для содействия регулирования плотности, веса, температуры и давления заряда воздуха. Работа впускных клапанов синхронизирована для регулирования степени сжатия двигателя. Камера сгорания имеет размеры, обеспечивающие получение определенной степени расширения двигателя.
The engine 100 9 shown in Fig.9
In FIG. 9 shows a piston six-cylinder internal combustion engine 100 8 with a crank mechanism, which has one inlet pipe for atmospheric air and in which all cylinders 7a-7f (only one cylinder 7f is shown in section) and associated pistons 22a-22f operate in two-stroke cycle, and all the power cylinders are used so that they produce six working strokes per revolution of the crankshaft 20 to generate power and transmit it to the common crankshaft 20 by means of connecting rods 19a-19f, respectively. The basis of the compressor 1, shown in this drawing as a double-acting reciprocating compressor, together with air pipelines supplies compressed air to at least one inlet valve 16-A and 16-B (to the last of them only if the main charge is supplied to the valve 16 -B through pipeline 15). Additional compressor 2 of Lysholm design is shown connected in series with compressor 1. Air inlet 8 and the compressors 1 and / or 2 connected to it together with inlet pipelines and manifolds 13 and 14 supply charging air, compressed to a pressure slightly higher than atmospheric, to inlet air feeder 15-A and inlet valve 16-A of cylinder 7. Second line 32 directs air charge from line 110 through an additional shut-off valve 33 to inlet valve 16-B with low pressure air supply to it at the same cylinder. Alternatively, the second 15-B conduit extending from the 15-A conduit may be equipped with a control valve 25 (both depicted by dashed lines in the figure) and may direct a charge of air having a reduced pressure to the 16-B inlet valve. Intercoolers 10, 11, and 12 and control valves 3, 4, 5, and 6 are used to help control the density, weight, temperature, and charge pressure of the air. Intake valve operation is synchronized to control engine compression ratio. The combustion chamber has dimensions that provide a certain degree of expansion of the engine.

Двигатель, изображенный на фиг.9, 11 и 25, имеет распределительный вал 21 с кулачками и установлен с возможностью вращения со скоростью коленчатого вала двигателя для создания одного рабочего хода для каждого силового поршня на каждый оборот коленчатого вала. The engine shown in FIGS. 9, 11 and 25 has a camshaft 21 with cams and is mounted rotatably with the speed of the engine crankshaft to create one working stroke for each power piston for each revolution of the crankshaft.

Двигатель 1009, изображенный на фиг.9, характеризуется более завершенным процессом расширения и пониженной степенью сжатия, чем это характерно для известных двигателей, и может создавать заряд топливной смеси, вес которого изменяется от веса, меньшего, чем нормальный вес, до веса, превышающего нормальный вес, а также способен выборочно обеспечивать среднее эффективное давление в цилиндре, более высокое, чем в известных конструкциях обычных двигателей, и имеет такое же или более низкое максимальное давление в цилиндре по сравнению с известными двигателями. Блок 27 управления двигателем (БУД) и регулируемые клапаны 3, 4, 5 и 6 на трубопроводах, как показано на чертеже, создают систему регулирования давления, плотности и температуры заряда, а также среднего и максимального давления в цилиндре, что обеспечивает возможность повышения экономии топлива и выработки повышенной мощности и повышенного крутящего момента при всех скоростях вращения двигателя в сочетании с низкими загрязняющими выбросами как для двигателей с искровым зажиганием, так и для двигателей с воспламенением от сжатия. В других вариантах выполнения система изменения синхронизации клапанов совместно с БУД 27 может также регулировать время открытия и закрытия впускных клапанов 16-А или 16-В или их обоих с дальнейшим обеспечением усовершенствованного управления параметрами в камере сгорания для получения более пологой характеристики крутящего момента и более высокой мощности, сопровождаемых низкими уровнями расхода топлива и загрязняющих выбросов.The engine 100 9 shown in Fig. 9 is characterized by a more complete expansion process and a lower compression ratio than is typical for known engines, and can create a fuel mixture charge, the weight of which varies from a weight less than normal weight to a weight exceeding normal weight, and is also capable of selectively providing an average effective cylinder pressure higher than conventional conventional engine designs, and has the same or lower maximum cylinder pressure compared to known bubbled engines. The engine control unit (ECU) 27 and the adjustable valves 3, 4, 5, and 6 on the pipelines, as shown in the drawing, create a system for regulating the pressure, density and charge temperature, as well as the average and maximum pressure in the cylinder, which makes it possible to increase fuel economy and the generation of increased power and increased torque at all engine speeds in combination with low polluting emissions for both spark ignition engines and compression ignition engines. In other embodiments, the valve timing change system in conjunction with the ECU 27 can also control the opening and closing times of the intake valves 16-A or 16-B or both of them, with the further provision of improved control of parameters in the combustion chamber to obtain a flatter torque characteristic and higher capacity followed by low fuel consumption and polluting emissions.

Краткое описание работы двигателя 1009, изображенного на фиг.9
Работающий по новому циклу двигатель 1009, изображенный на фиг.9, является высокоэффективным двигателем, обладающим высокой мощностью и более высоким крутящим моментом, а также низким расходом топлива и небольшими загрязняющими выбросами.
A brief description of the operation of the engine 100 9 shown in Fig.9
The new-cycle engine 100 9 shown in FIG. 9 is a highly efficient engine having high power and higher torque, as well as low fuel consumption and low polluting emissions.

Новый цикл является циклом сгорания с внешним сжатием. В этом цикле часть всасываемого воздуха (который целиком сжимают в силовых цилиндрах известных двигателей) сжимают по меньшей мере одним дополнительным компрессором. Подъем температуры в конце сжатия может быть снижен путем применения охладителей воздуха, охлаждающих сжатый воздух, а также более коротким ходом сжатия. The new cycle is a combustion cycle with external compression. In this cycle, part of the intake air (which is completely compressed in the power cylinders of known engines) is compressed by at least one additional compressor. The temperature rise at the end of compression can be reduced by using air coolers to cool the compressed air, as well as a shorter compression stroke.

Во время работы двигателя воздух, давление которого повышено, возможно на одну треть атмосферы или одну атмосферу (0,033-0,1 МПа) или более, через впускной воздушный трубопровод 32, ведущий от дополнительного компрессора 2, подают к клапану 16-В силового цилиндра 7, или воздух по трубопроводу 15-В через регулирующий клапан 25 поступает к этому клапану 16-В. Второй воздушный трубопровод 15-А выборочно подает под высоким давлением зарядный воздух ко второму впускному клапану 16-А, ведущему в тот же цилиндр 7. (В этом варианте выполнения впускной клапан 16-В впускает воздух низкого давления после того, как при нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки в рабочем ходе открываются выпускные клапаны 17 и происходит сброс выхлопных газов.) Сброс выхлопных газов происходит после открытия клапана (клапанов) 17, затем происходит быстрое открытие и закрытие впускного клапана 16-В для впуска продувочного воздуха низкого давления. Дальнейшую продувку цилиндра 7 выполняют путем петлевой продувки, когда поршень 22 начинает свой ход сжатия. Впускной клапан 16-В при этом закрыт, и поршень 22 поднимается в ходе сжатия до точки, где начинается сжатие, причем при нахождении поршня в этой точке происходит закрытие выпускного клапана 17, герметизирующее цилиндр 7 и устанавливающее степень сжатия. Сжатие продолжается, и при нахождении поршня вблизи верхней мертвой точки, в надлежащей точке, при наличии в заряде топлива, происходит воспламенение заряда искрой или воспламенение от сжатия, и осуществляется рабочий ход. During engine operation, air whose pressure is increased, possibly by one third of the atmosphere or one atmosphere (0.033-0.1 MPa) or more, is supplied to the valve 16-V of the power cylinder 7 through the air intake pipe 32 leading from the additional compressor 2 or air through line 15-B through control valve 25 enters this valve 16-B. The second air line 15-A selectively delivers high-pressure charging air to the second inlet valve 16-A leading to the same cylinder 7. (In this embodiment, the inlet valve 16-B lets in low-pressure air after the piston is close to bottom dead center in the course of operation, the exhaust valves 17 open and exhaust is discharged.) The exhaust gases are discharged after opening the valve (s) 17, then the inlet valve 16-B quickly opens and closes to allow the purge air to enter low pressure air. Further purging of the cylinder 7 is performed by loop purging when the piston 22 begins its compression stroke. The inlet valve 16-B is closed, and the piston 22 rises during compression to the point where the compression begins, and when the piston is at this point, the exhaust valve 17 closes, sealing the cylinder 7 and sets the compression ratio. The compression continues, and when the piston is near the top dead center, at the proper point, if there is fuel in the charge, the spark ignites or ignites from compression, and the stroke is carried out.

Для повышения плотности заряда при возникновении потребности в повышенной мощности в силовой цилиндр из трубопровода 15-А посредством быстро закрывающегося впускного клапана 16-А, подводящего заряд воздуха высокого давления, может быть подан дополнительный заряд воздуха либо в момент закрытия выпускных клапанов 17 во время хода сжатия, либо после него. В другом случае основной заряд воздуха может быть сжат до более высокого давления путем регулирования воздушного перепускного клапана 6 для направления большего количества воздуха через компрессор 2 путем повышения скорости вращения компрессора 2 или путем изменения настройки регулирующего клапана 25 на трубопроводе 15-В, который в другом случае подает основной заряд воздуха низкого давления к впускному клапану 16-В. Температуру, давление, количество и точку, в которой происходит нагнетание дополнительного заряда, если такое нагнетание имеет место, регулируют для получения требуемых результатов. To increase the charge density when there is a need for increased power, an additional air charge can be supplied to the power cylinder from the 15-A pipeline by means of the rapidly closing inlet valve 16-A supplying a charge of high pressure air, or at the moment of closing the exhaust valves 17 during the compression stroke or after it. In another case, the main charge of air can be compressed to a higher pressure by adjusting the air bypass valve 6 to direct more air through the compressor 2 by increasing the rotation speed of the compressor 2 or by changing the setting of the control valve 25 on the pipe 15-B, which in another case supplies the main charge of low pressure air to the 16-V intake valve. The temperature, pressure, quantity and point at which the injection of additional charge occurs, if such injection takes place, is regulated to obtain the desired results.

Для работы с низкой нагрузкой блокиратор 31 впускного клапана (известно несколько видов блокираторов, например, производимых компаниями Eaton Corp. и Cadillac) может блокировать впускной клапан 16-А, когда условия работы не требуют высокого среднего эффективного давления в цилиндре. В другом случае в то время как воздух низкого давления к впускному клапану 16-В подается трубопроводом 15-В, клапан 6 может быть открыт для рециркуляции некоторого количества зарядного воздуха назад через компрессор 2 для освобождения компрессора от работы сжатия при низкой нагрузке. Кроме того, предпочтительно, для понижения давления и плотности дополнительного заряда, поступающего через впускной клапан 16-А, воздушный перепускной клапан 4 может осуществлять рециркуляцию всего воздуха, нагнетаемого компрессором 1, или его части назад на впуск компрессора 1. For low-load operation, the intake valve blocker 31 (several types of blockers are known, for example, those manufactured by Eaton Corp. and Cadillac) can block the 16-A intake valve when operating conditions do not require a high average effective cylinder pressure. Alternatively, while the low pressure air is supplied to the inlet valve 16-B by the pipe 15-B, the valve 6 can be opened to recirculate some charge air back through the compressor 2 to release the compressor from compression work at low load. In addition, it is preferable to reduce the pressure and density of the additional charge entering through the inlet valve 16-A, the air bypass valve 4 can recirculate all of the air pumped by the compressor 1, or part of it back to the inlet of the compressor 1.

Один предлагаемый, предпочтительный способ работы двигателя 1009, работающего по новому циклу, включает следующее:
1. Поступающий воздух под давлением, превышающим атмосферное, который был сжат по меньшей мере одним компрессором 2 и температура которого отрегулирована посредством перепускных систем или охладителем 10, подают в цилиндр 7 через впускной клапан 16-В, открываемый посредством небольшого выступа на кулачке 21-В при нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки, в конце рабочего хода (возможно, в самой нижней мертвой точке) после того, как для сброса выхлопных газов несколько ранее открылся (открылись) выпускной клапан (выпускные клапаны) 17, 17', например при нахождении поршня за 40o до нижней мертвой точки. Для дальнейшей продувки цилиндра 7 выпускные клапаны остаются открытыми и после прохождения поршнем нижней мертвой точки. Впускной клапан 16-В закрывается при нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки.
One proposed, the preferred method of operation of the engine 100 9 operating at the new cycle comprises:
1. The incoming air under atmospheric pressure, which was compressed by at least one compressor 2 and whose temperature is regulated by bypass systems or cooler 10, is fed into cylinder 7 through an inlet valve 16-B, opened by a small protrusion on the cam 21-B when the piston is near the bottom dead center, at the end of the stroke (possibly at the bottom dead center) after the exhaust valve (exhaust valves) 17, 17 'was opened (opened) a little earlier to discharge the exhaust gases Example when the piston 40 o to the lower dead point. For further purging of the cylinder 7, the exhaust valves remain open even after the piston passes the bottom dead center. The inlet valve 16-B closes when the piston is near the bottom dead center.

2. Для дальнейшей продувки цилиндра свежим зарядом воздуха в текущий момент и далее, а также для установления низкой степени сжатия двигателя, после завершения рабочего хода и заполнения цилиндра 7 свежим зарядом клапан (клапаны) 17 остается (остаются) открытым (открытыми) на некоторое время после прохождения поршнем нижней мертвой точки (при этом впускной клапан 16-В закрыт), причем степень сжатия задана рабочим объемом цилиндра, остающимся при нахождении поршня в точке закрытия выпускного клапана 17, поделенным на объем камеры сгорания. 2. To further purge the cylinder with a fresh charge of air at the current moment and further, as well as to establish a low degree of compression of the engine, after completion of the stroke and filling of the cylinder 7 with a fresh charge, the valve (s) 17 remain (remain) open (open) for a while after the piston passes the bottom dead center (while the inlet valve 16-B is closed), the compression ratio is set by the working volume of the cylinder remaining when the piston is at the closing point of the exhaust valve 17, divided by the volume of the combustion chamber.

3. Теперь, когда цилиндр 7 заполнен свежим воздухом, продолжается ход сжатия (второй такт), при нахождении поршня в определенной точке происходит закрытие выпускного клапана 17, и начинается сжатие с низкой степенью сжатия. Это обеспечивает возможность снижения подъема температуры во время хода сжатия. Сжатие продолжается, добавляют топливо, если оно еще не присутствует в заряде, при нахождении поршня в надлежащей точке вблизи верхней мертвой точки происходит воспламенение заряда, и осуществляется рабочий ход. 3. Now that the cylinder 7 is filled with fresh air, the compression stroke continues (second cycle), when the piston is at a certain point, the exhaust valve 17 closes and compression begins with a low compression ratio. This makes it possible to reduce the temperature rise during the compression stroke. Compression continues, fuel is added, if it is not already present in the charge, when the piston is at the proper point near the top dead center, the ignition of the charge occurs, and the working stroke is carried out.

4. (а) В другом случае, при возникновении потребности в повышенной мощности дополнительный сжатый заряд воздуха с отрегулированной температурой нагнетают в цилиндр 7 посредством впускного клапана 16-А, открывающегося и быстро закрывающегося во время хода сжатия при нахождении поршня в точке, в которой закрывается выпускной клапан или несколько позже в этом ходе, с созданием более плотного заряда для обеспечения требуемого крутящего момента и требуемой мощности двигателя. 4. (a) In another case, when there is a need for increased power, an additional compressed temperature-controlled air charge is injected into the cylinder 7 by means of an inlet valve 16-A, which opens and closes quickly during the compression stroke when the piston is at the point where it closes an exhaust valve or a little later in this stroke, with the creation of a denser charge to provide the required torque and the required engine power.

(b) При возникновении потребности в еще более высокой мощности плотность и вес дополнительного заряда воздуха могут быть повышены путем пропускания этого заряда по меньшей мере через один промежуточный охладитель 10, 11 и 12, а также путем увеличения скорости вращения компрессора или подключения другой ступени дополнительного сжатия, или пропусканием повышенного количества зарядного воздуха через работающие компрессоры. (b) If a need arises for even higher power, the density and weight of the additional charge of air can be increased by passing this charge through at least one intercooler 10, 11 and 12, as well as by increasing the speed of rotation of the compressor or by connecting another stage of additional compression , or by passing an increased amount of charging air through running compressors.

5. При нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки выпускные клапаны 17, 17' открываются, и цилиндр эффективно продувается путем сброса выхлопных газов, а также воздухом, нагнетаемым основным впускным клапаном 16-В. 5. When the piston is near the bottom dead center, the exhaust valves 17, 17 'open and the cylinder is effectively blown by venting the exhaust gases, as well as the air pumped by the main intake valve 16-B.

Подробное описание работы двигателя 1009, изображенного на фиг.9
При нахождении поршня 22 вблизи конца рабочего хода (первого такта), возможно за 40o до нижней мертвой точки положения поршня, открываются выпускные клапаны 17 для сброса выхлопных газов, вскоре после того как воздух низкого давления протечет через трубопровод 32 от трубопровода 106, через дополнительный запорный клапан 33 и компрессор 2 или в другом варианте через трубопровод 15-В, питаемый клапаном 25, регулирующим давление, из линии 15-А сжатого воздуха (как показано на фиг.9 и 10), через впускной клапан 16-В в цилиндр 7. Впускной клапан 16-В закрывается вскоре после прохождения поршнем нижней мертвой точки или, возможно, именно при нахождении поршня в нижней мертвой точке. Выпускные клапаны 17 остаются открытыми во время первой части хода сжатия (второго такта) поршня 22. В это время цилиндр 7 эффективно продувается путем сброса выхлопных газов, а также путем петлевой продувки при нахождении поршня в любой точке во время хода сжатия, и когда цилиндр 7 заполнен свежим воздухом, выпускные клапаны 17, 17' могут закрыться. Но если требуется низкая степень сжатия, выпускные клапаны 17, 17' могут удерживаться открытыми до достижения поршнем точки, требуемой для установления определенной степени сжатия. В момент закрытия выпускных клапанов 17 и 17' или несколько позже дополнительный заряд воздуха высокого давления, имеющий отрегулированную температуру и сжатый компрессором (компрессорами), может подаваться впускным клапаном 16-А в тот же цилиндр, после чего впускной клапан 16-А закрывается. Кроме того, при возникновении потребности в очень большом крутящем моменте и большей мощности плотность дополнительного зарядного воздуха может быть значительно увеличена путем подключения компрессора 2 или путем увеличения скорости вращения этого компрессора 2, если он уже работает, как показано на фиг.9, направляя большее количество воздуха через компрессоры 1 и/или 2 клапанами 4 и/или 6, а также частичным или полным пропусканием заряда через охладители 10, 11 и 12.
A detailed description of the operation of the engine 100 9 shown in Fig.9
When the piston 22 is near the end of the stroke (first stroke), possibly 40 o to the bottom dead center of the piston position, the exhaust valves 17 open for exhaust exhaust, shortly after the low pressure air flows through the pipe 32 from the pipeline 106, through an additional shut-off valve 33 and compressor 2 or, alternatively, through a 15-V line supplied by a pressure-regulating valve 25 from a compressed air line 15-A (as shown in FIGS. 9 and 10), through an inlet valve 16-B to the cylinder 7 16-inlet valve closes Shortly after the piston passes bottom dead center, or possibly when the piston is at bottom dead center. The exhaust valves 17 remain open during the first part of the compression stroke (second stroke) of the piston 22. At this time, the cylinder 7 is effectively purged by discharging exhaust gases, as well as by loop purging when the piston is at any point during the compression stroke, and when the cylinder 7 filled with fresh air, exhaust valves 17, 17 'may close. But if a low compression ratio is required, the exhaust valves 17, 17 'can be kept open until the piston reaches the point required to establish a certain compression ratio. At the moment of closing the exhaust valves 17 and 17 'or somewhat later, an additional charge of high pressure air having a regulated temperature and compressed by the compressor (s) can be supplied by the inlet valve 16-A to the same cylinder, after which the inlet valve 16-A closes. In addition, if there is a need for a very large torque and more power, the density of the additional charging air can be significantly increased by connecting the compressor 2 or by increasing the speed of rotation of this compressor 2, if it is already working, as shown in Fig. 9, directing more air through compressors 1 and / or 2 with valves 4 and / or 6, as well as partial or full transmission of charge through coolers 10, 11 and 12.

В этой системе независимо от точки закрытия выпускных клапанов для установления степени сжатия основной заряд свежего воздуха, находящийся в замкнутом объеме цилиндра 7, будет легче по весу, чем нормальный заряд, а степень сжатия будет ниже нормальной, таким образом при необходимости сильно сжатый заряд воздуха отрегулированной температуры может подаваться в момент закрытия выпускного клапана или несколько позже в этом ходе для обеспечения заряда, более тяжелого, чем нормальный, подъем температуры которого сдержан охлажденным зарядом и коротким ходом сжатия. При сгорании это создает среднее эффективное давление в цилиндре, более высокое, чем нормальное, с получением большого крутящего момента и большой мощности, однако со степенью расширения, все еще превышающей степень сжатия. In this system, regardless of the closing point of the exhaust valves, in order to establish the compression ratio, the main charge of fresh air in the closed volume of cylinder 7 will be lighter in weight than the normal charge, and the compression ratio will be lower than normal, thus, if necessary, the highly compressed air charge is adjusted temperature can be supplied at the moment of closing the exhaust valve or a little later in this stroke to provide a charge heavier than normal, the temperature rise of which is restrained by a cooled charge short-stroke compression. During combustion, this creates an average effective pressure in the cylinder, higher than normal, with a large torque and high power, but with a degree of expansion still exceeding the compression ratio.

При работе с низкой нагрузкой запорный клапан 33 или блокиратор 31 клапана (изображен штрих-пунктирной линией) на впускном клапане высокого давления могут временно задерживать поступающий воздух либо удерживать клапан 16-А закрытым. Это способствует повышению экономии топлива в двигателе. В другом случае, если компрессор 2 не подает воздух к трубопроводу 32 и впускному клапану 16-В, во время работы в режиме низкой нагрузки клапан-заслонка 5 может быть закрыт, а клапан 6 может быть открыт, так что нагнетаемый компрессором 2 воздух будет частично или полностью возвращен к впускному трубопроводу компрессора 2 с осуществлением небольшого его сжатия или совсем без сжатия. When operating at low load, a shut-off valve 33 or a valve lock 31 (shown by a dashed line) on the high-pressure inlet valve may temporarily hold inlet air or keep valve 16-A closed. This contributes to increased fuel economy in the engine. In the other case, if the compressor 2 does not supply air to the pipe 32 and the inlet valve 16-B, during low load operation, the shutter valve 5 can be closed and the valve 6 can be opened so that the air pumped out by the compressor 2 will be partially or completely returned to the inlet pipe of the compressor 2 with a slight compression or no compression at all.

Для предотвращения любого обратного тока зарядного воздуха в трубопровод 15-А, если давление цилиндра 7 приблизится к давлению в трубопроводе 15-А или превысит его во время хода сжатия поршня 22 до закрытия впускного клапана 16-А, может быть установлен дополнительный автоматический впускной клапан 26, как показано на фиг.10. To prevent any return current of the charging air into the pipe 15-A, if the pressure of the cylinder 7 approaches or exceeds the pressure in the pipe 15-A during the compression stroke of the piston 22 before closing the intake valve 16-A, an additional automatic intake valve 26 can be installed as shown in FIG. 10.

В другом случае дополнительный автоматический клапан 26, изображенный на фиг. 10, может быть использован для получения постоянного или переменного коэффициента давления в цилиндре 7. В этом случае клапан 16-А будет удерживаться открытым вплоть до достижения поршнем верхней мертвой точки, а время закрытия клапана 26 будет регулироваться перепадом давления в цилиндре 7, регулируемыми клапанами 3, 4, 5 и 6, с помощью производительности компрессора(ов) и посредством любого присутствующего дроссельного клапана. Автоматический клапан 26 может быть выполнен в виде подпружиненного диска, выполненного из металла или керамических материалов. In another case, the additional automatic valve 26 shown in FIG. 10, can be used to obtain a constant or variable pressure coefficient in the cylinder 7. In this case, the valve 16-A will be kept open until the piston reaches the top dead center, and the closing time of the valve 26 will be regulated by the pressure drop in the cylinder 7, adjustable by valves 3 , 4, 5 and 6, using the capacity of the compressor (s) and through any throttle valve present. The automatic valve 26 may be made in the form of a spring-loaded disk made of metal or ceramic materials.

Топливо может образовывать смесь с воздухом, а также может впрыскиваться в корпус 56 дросселя, изображенный на фиг.15-17, 19 и 20, или в поступающий поток воздуха, или в предкамеру (аналогичную той, что изображена на фиг.21), или через впускной клапан 16-А, или непосредственно в камеру сгорания при нахождении поршня в точке x во время хода выпуска-сжатия, в момент прохождения поршнем 22 точки x в ходе сжатия или несколько позже. Топливо может быть также введено позже, а в случае работы с воспламенением от сжатия может быть введено в точке, обычной для ввода дизельного топлива, возможно в предкамеру или непосредственно в камеру сгорания, возможно способом, изображенным на фиг. 21, или непосредственно на запальную свечу. После ввода заряда воздуха, имеющего отрегулированную температуру и плотность, если такое нагнетание применяется, продолжается сжатие заряда и при наличии топлива заряд воспламеняется в надлежащее время для осуществления хода расширения. (Степень сжатия задана рабочим объемом цилиндра, остающимся после достижения поршнем точки x, поделенным на объем камеры сгорания. Степень расширения определяют путем деления полного рабочего объема цилиндра на объем камеры сгорания.)
После этого происходит воспламенение топливно-воздушной смеси, и осуществляется рабочий ход (второй такт) поршня 22 при расширении выхлопных газов. Вблизи нижней мертвой точки рабочего хода клапан (клапаны) 17, 17' открывается (открываются), и цилиндр 7 эффективно продувается сбросом выхлопных газов и путем петлевой продувки в конце рабочего хода и в основном во время изменения направления движения поршня 22.
The fuel may form a mixture with air, and may also be injected into the throttle body 56 shown in Figs. through the inlet valve 16-A, or directly into the combustion chamber when the piston is at point x during the discharge-compression stroke, at the moment the piston 22 passes point x during compression or a little later. The fuel may also be introduced later, and in the case of compression ignition, it may be introduced at a point conventional for introducing diesel fuel, possibly into the pre-chamber or directly into the combustion chamber, possibly by the method shown in FIG. 21, or directly onto the glow plug. After introducing a charge of air having an adjusted temperature and density, if such pumping is used, charge compression continues and, if there is fuel, the charge ignites at the appropriate time to carry out the expansion stroke. (The compression ratio is given by the working volume of the cylinder remaining after the piston reaches point x divided by the volume of the combustion chamber. The expansion ratio is determined by dividing the total working volume of the cylinder by the volume of the combustion chamber.)
After this, the fuel-air mixture ignites, and the stroke (second cycle) of the piston 22 is carried out with the expansion of the exhaust gases. Near the bottom dead center of the stroke, the valve (s) 17, 17 ′ opens (opens), and the cylinder 7 is efficiently blown by discharging exhaust gases and by loop purging at the end of the stroke and mainly during the change of direction of movement of the piston 22.

Понятно, что чем позже в ходе сжатия достигается точка x (чем позже закрывается выпускной клапан), тем ниже степень сжатия двигателя и меньше нагревается заряд во время сжатия. It is clear that the later the point x is reached during compression (the later the exhaust valve closes), the lower the compression ratio of the engine and the less the charge heats up during compression.

Понятно также, что чем позже происходит впуск заряда, отрегулированного по температуре и плотности, тем меньшая работа двигателя требуется для сжатия заряда, причем последнюю часть заряда несколько сжимают ранее компрессором 1 и/или дополнительным компрессором 2. В некоторых случаях, когда нагрузка низка и важна экономия топлива, дополнительный заряд воздуха может быть пущен в обход дополнительного компрессора, возможно с временным прекращением его подачи, а полный вес заряда может быть меньше заряда известного двигателя, что вместе с увеличенной степень расширения обеспечивает еще более хорошую экономию топлива. It is also clear that the later the intake of a charge adjusted by temperature and density occurs, the less engine operation is required to compress the charge, with the last part of the charge being somewhat compressed earlier by compressor 1 and / or additional compressor 2. In some cases, when the load is low and important fuel economy, an additional charge of air can be started bypassing the additional compressor, possibly with a temporary cessation of its supply, and the total charge weight may be less than the charge of a known engine, which together with An increased degree of expansion provides even better fuel economy.

Во время работы указанного двухтактного двигателя, изображенного на фиг. 9 и 9В, в режиме низкой нагрузки, например при движении транспортного средства с установившейся скоростью или при выработке энергии в режиме низкой нагрузки, подача дополнительного заряда воздуха может быть исключена путем временного блокирования впускного клапана 16-А высокого давления (известно несколько видов систем, блокирующих клапан, выпускаемых, например, компаниями Eaton, Cadillac и др.), или же подход воздуха к впускному клапану 16-А может быть перекрыт, и двигатель будет по прежнему обеспечивать повышенную экономию топлива и повышенную мощность, тогда как заряд воздуха подается компрессором 1 или 2 через трубопроводы 15-А, 110, 32 и впускной клапан 16-В. During operation of the indicated two-stroke engine shown in FIG. 9 and 9B, in low load mode, for example, when the vehicle is moving at a steady speed or when energy is generated in low load mode, the supply of an additional charge of air can be eliminated by temporarily blocking the high-pressure inlet valve 16-A (several types of blocking systems are known a valve manufactured, for example, by Eaton, Cadillac, etc.), or the air approach to the 16-A inlet valve may be closed, and the engine will still provide increased fuel economy and increased m generality, whereas the charge air supplied by the compressor 1 or 2 through conduits 15 A, 110, 32 and inlet valve 16-B.

Двигатель 1009-В, изображенный на фиг.9В
На фиг. 9-В схематично показан поршневой шестицилиндровый двигатель 1009-В внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, который в основном идентичен двигателю 1009, изображенному на фиг.9. Параметры, работа и конструкция двигателя 1009-В, изображенного на фиг.9-В, по существу аналогичны указанным параметрам двигателя 1009, изображенного на фиг.9, и в описании не повторяются за исключением выделения специфических пунктов отличия. В описании даны ссылки на ранее представленные разделы, относящиеся к параметрам, конструкции и работе (в кратком и подробном изложении) двигателя 1009, изображенного на фиг.9.
9-V engine 100 shown in FIG. 9B
In FIG. 9-B schematically shows a piston six-cylinder internal combustion engine 100 9-B with a crank mechanism, which is basically identical to the engine 100 9 shown in FIG. 9. The parameters, operation and design of the engine 100 9-B shown in FIG. 9-B are essentially the same as the specified parameters of the engine 100 9 shown in FIG. 9 and are not repeated in the description except for highlighting specific points of difference. In the description, references are made to the previously presented sections relating to the parameters, design and operation (in brief and detailed description) of the engine 100 9 shown in Fig.9.

Основным отличием двигателей 1009 и 1009-В является то, что двигатель 1009-В представляет вариант выполнения двигателя 1009, в котором компрессоры 1, 2 являются компрессорами различных типов. То есть в двигателе 1009-В основной компрессор 1 изображен в виде ротационного компрессора Lysholm'a (в противоположность поршневому компрессору двигателя 1009), а дополнительный компрессор 2 является турбокомпрессором (в противоположность компрессору Lysholm'a двигателя 1009). Несмотря на то что трубопровод 32 от трубопровода 110 (обозначенного номером 106 позиции на фиг.9) и дополнительного запорного клапана 33 изображен ведущим к впускным клапанам 16-В только двух цилиндров двигателя, понятно, что другие впускные питатели (не показаны) подают воздух от трубопровода 110 к остальным впускным клапанам 16-В двигателя или что трубопровод 32 ведет к "воздушной камере" или к коллекторам, подводящим воздух ко всем впускным клапанам 16-В.The main difference between the engines 100 9 and 100 9-B is that the engine 100 9-B represents an embodiment of the engine 100 9 , in which the compressors 1, 2 are compressors of various types. That is, in the engine 100 9-B, the main compressor 1 is depicted as a Lysholm rotary compressor (as opposed to the piston compressor of the engine 100 9 ), and the secondary compressor 2 is a turbocompressor (as opposed to the Lysholm compressor of the engine 100 9 ). Despite the fact that the pipeline 32 from the pipeline 110 (indicated by the position number 106 in FIG. 9) and the additional shut-off valve 33 is shown leading to the inlet valves 16-B of only two engine cylinders, it is understood that other inlet feeders (not shown) supply air from pipeline 110 to the remaining engine inlet valves 16-B, or that pipe 32 leads to an "air chamber" or to manifolds supplying air to all inlet valves 16-B.

На фиг. 10 изображен такой же двигатель и такая же функциональная система, какие описаны применительно к двигателям, показанным на фиг.9 и 9В, однако этот двигатель имеет дополнительную особенность, заключающуюся в том, что дополнительный впускной клапан 16-А имеет вспомогательный клапан 26, автоматически предотвращающий обратный ток зарядного воздуха из цилиндра 7. Эта особенность предотвращает возникновение любого обратного тока во время хода сжатия предлагаемого двигателя, если давление в цилиндре приблизится к давлению в трубопроводе 15-А или превысит его до того, как впускной клапан 16-А будет полностью закрыт. (Этот дополнительный автоматический клапан 26 может быть выполнен в виде клапана с подпружиненным диском или в виде любого одноходового клапана.) Автоматический клапан на этом месте может применяться для регулирования коэффициента давления в цилиндре 7 во время сжатия заряда. В этом случае впускной клапан 16-А может удерживаться открытым вплоть до достижения поршнем верхней мертвой точки, при этом клапан 26 автоматически закрывает впуск за клапаном 16-А во время сжатия, воспламенения заряда и рабочего хода. Кроме того, применение автоматического клапана 26 дает возможность регулирования коэффициента давления двигателя путем простого регулирования давления в трубопроводе 15-А с удержанием впускного клапана 16-А в открытом состоянии вплоть до достижения поршнем 22 верхней мертвой точки. Дополнительный клапан 26 при его наличии также придает заряду топливной смеси тангенциально ориентированную вихревую турбулентность, так как этот клапан экранирует впускной клапан 16-А. In FIG. 10 shows the same engine and the same functional system as described with respect to the engines shown in FIGS. 9 and 9B, however, this engine has the additional feature that the additional inlet valve 16-A has an auxiliary valve 26, which automatically prevents reverse current of charging air from cylinder 7. This feature prevents the occurrence of any reverse current during the compression stroke of the proposed engine, if the pressure in the cylinder approaches the pressure in the pipeline 15-A or evysit it to the intake valve 16 A is fully closed. (This additional automatic valve 26 may be in the form of a valve with a spring-loaded disk or in the form of any one-way valve.) The automatic valve at this point can be used to control the pressure coefficient in the cylinder 7 during charge compression. In this case, the inlet valve 16-A can be kept open until the piston reaches the top dead center, while the valve 26 automatically closes the inlet behind the valve 16-A during compression, ignition of the charge and stroke. In addition, the use of an automatic valve 26 makes it possible to control the engine pressure coefficient by simply controlling the pressure in the pipe 15-A while keeping the intake valve 16-A open until the piston 22 reaches its top dead center. Additional valve 26, if present, also gives the charge of the fuel mixture tangentially oriented vortex turbulence, since this valve shields the intake valve 16-A.

Двигатель 10011, изображенный на фиг.11
На фиг.11 показан поршневой шестицилиндровый двигатель 10011 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом с одним впуском для атмосферного воздуха, причем в этом двигателе все цилиндры 7a-7f (только один (7f) из которых изображен в разрезе) и связанные с ними поршни 22a-22f работают по двухтактному циклу, а все силовые цилиндры используются для выработки энергии и передачи ее общему коленчатому валу 20 посредством шатунов соответственно 19а-19f. Основной компрессор 1, изображенный на чертеже в виде поршневого компрессора двойного действия, совместно с воздушными трубопроводами, как показано на чертеже, подводит сжатый воздух по меньшей мере к одному впускному клапану 16а и 16b цилиндра. Дополнительный компрессор 2 типа Lysholm'a установлен последовательно с компрессором 1. Воздушный впуск 8 и связанные с ним впускной трубопровод и коллекторы 13 и 14 подводят заряд воздуха, сжатый до давления, превышающего атмосферное, к впускному трубопроводу 15 цилиндра, подающему зарядный воздух к двум работающим независимо друг от друга, но открывающимся в один цилиндр, впускным клапанам 16а и 16b. Для содействия регулированию плотности, веса, температуры и давления заряда воздуха используются промежуточные охладители 10, 11 и 12 и регулирующие клапаны 3, 4, 5 и 6. Работа впускных клапанов синхронизирована для регулирования степени сжатия двигателя. Камера сгорания имеет размеры, обеспечивающие получение определенной степени расширения двигателя.
The engine 100 11 shown in Fig.11
11 shows a piston six-cylinder internal combustion engine 100 11 with a crank mechanism with one inlet for atmospheric air, with all cylinders 7a-7f in this engine (only one (7f) of which is shown in section) and associated pistons 22a-22f operate on a push-pull cycle, and all power cylinders are used to generate energy and transmit it to the common crankshaft 20 by means of connecting rods 19a-19f, respectively. The main compressor 1, shown in the drawing as a double-acting reciprocating compressor, together with air pipelines, as shown in the drawing, supplies compressed air to at least one cylinder inlet valve 16a and 16b. An additional compressor 2 of Lysholm type is installed in series with compressor 1. The air inlet 8 and the associated inlet pipe and manifolds 13 and 14 supply an air charge compressed to a pressure above atmospheric to the inlet pipe 15 of the cylinder supplying charging air to the two working independently of one another, but opening in one cylinder, to inlet valves 16a and 16b. Intercoolers 10, 11, and 12 and control valves 3, 4, 5, and 6 are used to help control the density, weight, temperature, and pressure of the air charge. The inlet valves are synchronized to control the compression ratio of the engine. The combustion chamber has dimensions that provide a certain degree of expansion of the engine.

Двигатель 100, изображенный на фиг. 8, 9, 10 и 11, имеет распределительные валы 21 с кулачками, установленные с возможностью вращения со скоростью вращения коленчатого вала двигателя для обеспечения одного рабочего хода каждого поршня на каждый оборот коленчатого вала. The engine 100 shown in FIG. 8, 9, 10 and 11, has camshafts 21 with cams mounted rotatably with a rotational speed of the engine crankshaft to provide one working stroke of each piston for each revolution of the crankshaft.

Двигатель 10011, изображенный на фиг.11, характеризуется более продолжительным процессом расширения, низкой степенью сжатия и способен создавать заряд топливной смеси, вес которого изменяется от веса, меньшего, чем нормальный вес, до веса, превышающего нормальный вес, а также способен выборочно обеспечивать среднее эффективное давление в цилиндре, более высокое, чем это имеет место в известных конструкциях обычных двигателей, и имеет также более низкое максимальное давление в цилиндре по сравнению с известными двигателями. Блок 27 управления двигателем и регулируемые клапаны 3, 4, 5 и 6 на трубопроводах, как показано на чертеже, образуют систему регулирования давления, плотности и температуры заряда, а также среднее и максимальное давление внутри цилиндра с обеспечением повышенной экономии топлива, выработки повышенной мощности и повышенного крутящего момента при всех скоростях вращения, а также при низких загрязняющих выбросах как для двигателей с искровым зажиганием, так и для двигателей с воспламенением от сжатия. В других вариантах выполнения система изменения синхронизации клапанов совместно с БУД 27 может регулировать время открытия и закрытия впускных клапанов 16а и 16b или их обоих для дальнейшего обеспечения усовершенствования управления параметрами в камере сгорания с обеспечением возможности получения более пологой характеристики крутящего момента и более высокой мощности при низких уровнях расхода топлива и загрязняющих выбросов.The engine 100 11 shown in FIG. 11 is characterized by a longer expansion process, a low compression ratio and is able to create a charge of the fuel mixture, the weight of which varies from a weight less than normal weight to a weight exceeding normal weight, and is also able to selectively provide the average effective pressure in the cylinder is higher than that found in conventional designs of conventional engines, and also has a lower maximum pressure in the cylinder compared to known engines. The engine control unit 27 and the adjustable valves 3, 4, 5 and 6 on the pipelines, as shown in the drawing, form a pressure, density and charge temperature control system, as well as the average and maximum pressure inside the cylinder, providing increased fuel economy, increased power generation and increased torque at all rotational speeds, as well as at low polluting emissions for both spark ignition engines and compression ignition engines. In other embodiments, the valve timing change system, in conjunction with the ECU 27, can adjust the opening and closing times of the intake valves 16a and 16b, or both, to further improve control of parameters in the combustion chamber with the possibility of obtaining a flatter torque characteristic and higher power at low fuel consumption and pollutant emissions.

Краткое описание работы двигателя 10011, изображенного на фиг.11
Работающий по новому циклу двигатель 10011, изображенный на фиг.11, является высокоэффективным двигателем, развивающим высокую мощность и высокий крутящий момент при низком потреблении топлива и низких загрязняющих выбросах.
A brief description of the operation of the engine 100 11 shown in Fig.11
The new-cycle engine 100 11 shown in FIG. 11 is a highly efficient engine developing high power and high torque with low fuel consumption and low polluting emissions.

Новый цикл является циклом сгорания с внешним сжатием. В этом цикле часть поступающего воздуха (который целиком сжимают в силовых цилиндрах известных двигателей) сжимают дополнительным компрессором. Подъем температуры в конце сжатия может быть снижен с применением охладителей воздуха, охлаждающих поступающий воздух, а также более коротким ходом сжатия. The new cycle is a combustion cycle with external compression. In this cycle, part of the incoming air (which is completely compressed in the power cylinders of known engines) is compressed by an additional compressor. The temperature rise at the end of compression can be reduced by using air coolers to cool the incoming air, as well as a shorter compression stroke.

Во время работы воздух к цилиндру 7 подают под давлением, которое повышено, возможно, на величину, составляющую от 0,33 атмосферы (0,033 МПа) до нескольких атмосфер или более, через впускной воздушный трубопровод 15. Клапан 16b открывается давлением, прикладываемым к верхней части стержня клапана весьма малым выступом на кулачке 21-А, на короткий период времени при нахождении поршня 22 вблизи нижней мертвой точки для продувки цилиндра и поступления свежего зарядного воздуха. Выпускные клапаны 17, 17' открываются для выпуска выхлопных газов немного раньше открытия впускного клапана 16b для впуска продувочного воздуха. Цилиндр 7 эффективно продувается в основном во время изменения поршнем 22 направления движения. Во время первой части хода сжатия, возможно через 10-20o после прохождения поршнем 22 нижней мертвой точки, первый впускной клапан 16b закрывается, несколько позже закрываются выпускные клапаны 17, 17', причем при нахождении поршня в точке их закрытия, задающей степень сжатия двигателя, начинается сжатие заряда свежего воздуха. При нахождении поршня в точке закрытия выпускных клапанов 17, 17' или в любой точке после этого предпочтительно открывается второй впускной клапан 16а и, возможно, клапан 16b посредством второго выступа 21-С для поступления, если это необходимо, дополнительного количества заряда, имеющего отрегулированные температуру и плотность.During operation, air is supplied to the cylinder 7 under a pressure that is possibly increased by a value of 0.33 atmospheres (0.033 MPa) to several atmospheres or more through the air inlet pipe 15. The valve 16b is opened by the pressure applied to the upper part the valve stem with a very small protrusion on the cam 21-A, for a short period of time when the piston 22 is near the bottom dead center to purge the cylinder and to receive fresh charging air. The exhaust valves 17, 17 'open to exhaust the gas a little earlier than the opening of the inlet valve 16b for the intake of purge air. The cylinder 7 is effectively purged mainly during the change of the direction of movement by the piston 22. During the first part of the compression stroke, possibly 10-20 o after the piston 22 passes the bottom dead center, the first intake valve 16b closes, and the exhaust valves 17, 17 'close a little later, moreover, when the piston is at their closing point, which sets the compression ratio of the engine , begins to compress the charge of fresh air. When the piston is located at the closing point of the exhaust valves 17, 17 ′ or at any point thereafter, the second inlet valve 16a and, possibly, the valve 16b are opened by means of the second protrusion 21-C to receive, if necessary, an additional amount of charge having an adjusted temperature and density.

Блокиратор 31 впускного клапана, изображенный на фиг.10 (известно несколько их конструкций, например, производимых компаниями Eaton Corp. и Cadillac), может блокировать впускной клапан 16а, когда при работе в режиме низкой нагрузки не требуется высокое среднее эффективное давление в цилиндре. В другом случае частично или полностью открывается воздушный перепускной клапан 6 для рециркуляции всего зарядного воздуха или его части назад через компрессор 2 для освобождения компрессора от работы сжатия во время работы в режиме низкой нагрузки. Кроме того, воздушный перепускной клапан 4 может при необходимости обеспечивать частичную или полную рециркуляцию воздуха, нагнетаемого компрессором 1 для понижения давления и плотности заряда. The inlet valve blocker 31 shown in FIG. 10 (several designs are known, for example, those manufactured by Eaton Corp. and Cadillac), can block the inlet valve 16a when a high average effective cylinder pressure is not required when operating in low load mode. In another case, the air bypass valve 6 partially or completely opens to recirculate all or part of the charging air back through the compressor 2 to release the compressor from the compression operation during low-load operation. In addition, the air bypass valve 4 can, if necessary, provide partial or complete recirculation of the air pumped by the compressor 1 to lower the pressure and charge density.

Один предлагаемый предпочтительный способ работы двигателя 10011, работающего по новому циклу, включает следующее:
1. Воздух, поступающий под давлением, превышающим атмосферное давление, сжатый по меньшей мере одним компрессором и имеющий температуру, отрегулированную перепускными системами и охладителями зарядного воздуха, подают в цилиндр 7 через впускной клапан 16b, открываемый весьма малым выступом 21-D на кулачке 21-А при нахождении поршня 22 в нижней мертвой точке в конце рабочего хода или вблизи нее, так как выпускной клапан (клапаны) 17а, 17а' для сброса выхлопных газов открылся (открылись) несколько раньше (возможно за 40o до нижней мертвой точки). Выпускной клапан 17 остается открытым до достижения поршнем нижней мертвой точки для эффективной продувки цилиндра 7 путем сброса и петлевой продувки. Впускной клапан 16b закрывается после того, как свежий заряд высокого давления очень быстро продует цилиндр 7.
One proposed preferred mode of operation for a new cycle engine 100 11 includes the following:
1. Air entering at a pressure higher than atmospheric pressure, compressed by at least one compressor and having a temperature adjusted by the bypass systems and charge air coolers, is supplied to the cylinder 7 through the inlet valve 16b, which is opened by a very small protrusion 21-D on the cam 21- And when the piston 22 is at the bottom dead center at the end of the stroke or near it, since the exhaust valve (s) 17a, 17a 'for exhaust exhaust opening (opened) a little earlier (maybe 40 o to the bottom dead center). The exhaust valve 17 remains open until the piston reaches bottom dead center for efficient purging of the cylinder 7 by venting and loop purging. The inlet valve 16b closes after a fresh charge of high pressure very quickly blows through the cylinder 7.

2. После завершения рабочего хода выпускные клапаны 17 оставляют открытыми на некоторое время после прохождения поршнем нижней мертвой точки (впускной клапан 16b при этом закрыт) для продолжения продувки силового цилиндра свежим зарядом воздуха и, кроме того, для установления низкой степени сжатия двигателя, причем степень сжатия задана рабочим объемом цилиндра, остающимся при нахождении поршня в точке закрытия выпускного клапана 17, поделенным на объем камеры сгорания. 2. After completion of the stroke, the exhaust valves 17 are left open for some time after the piston passes the bottom dead center (the intake valve 16b is closed) to continue purging the power cylinder with a fresh charge of air and, in addition, to establish a low compression ratio of the engine, the degree of compression set by the working volume of the cylinder remaining when the piston is at the closing point of the exhaust valve 17, divided by the volume of the combustion chamber.

3. Теперь, когда цилиндр 7 заполнен свежим воздухом под давлением, приблизительно равным атмосферному, продолжается ход сжатия (второй такт) и при нахождении поршня в точке закрытия выпускного клапана начинается сжатие с небольшой степенью сжатия. Это создает возможность уменьшения подъема температуры во время хода сжатия. Сжатие продолжается, добавляют топливо, если оно отсутствует в заряде, при нахождении поршня в надлежащей точке вблизи верхней мертвой точки заряд воспламеняют, и осуществляется рабочий ход. 3. Now that the cylinder 7 is filled with fresh air at a pressure approximately equal to atmospheric, the compression stroke continues (second cycle) and when the piston is at the closing point of the exhaust valve, compression begins with a small compression ratio. This makes it possible to reduce the temperature rise during the compression stroke. Compression continues, fuel is added if it is not in charge, when the piston is at the proper point near the top dead center, the charge is ignited, and a stroke is carried out.

4. (а) В другом случае при нахождении поршня в любой, определенной как надлежащая, точке в момент закрытия выпускного клапана и начала сжатия заряда или позже этого момента дополнительный заряд воздуха, имеющий отрегулированную плотность и температуру, могут вводить через впускной клапан 16а и, возможно, посредством второго выступа 21-С на кулачке 21-А, через впускной клапан 16b. Сжатие продолжается с нагнетанием дополнительного заряда воздуха, добавляют топливо, если оно отсутствует, заряд воспламеняют, и сгорание вызывает сильное расширение газообразных продуктов сгорания с выделением большого количества энергии. Эта энергия преобразуется двигателем в большой крутящий момент и большую мощность. 4. (a) In another case, when the piston is at any point defined as appropriate at the time the exhaust valve is closed and the charge begins to compress or later, an additional charge of air having an adjusted density and temperature can be introduced through the inlet valve 16a and, possibly through a second protrusion 21-C on the cam 21-A, through the inlet valve 16b. Compression continues with the injection of an additional charge of air, fuel is added if it is absent, the charge is ignited, and combustion causes a strong expansion of the gaseous products of combustion with the release of a large amount of energy. This energy is converted by the engine into high torque and high power.

(b) При возникновении потребности в еще более повышенной мощности плотность и вес заряда воздуха могут быть увеличены путем его пропускания через по меньшей мере один промежуточный охладитель, а также путем увеличения скорости вращения компрессора или подключением второй ступени 2 дополнительного сжатия, изображенной на фиг.11. В другом случае временно может быть изменена синхронизация закрытия выпускного клапана 17 и открытия впускного клапана 16а соответственно для более раннего закрытия и более раннего открытия для получения увеличенного заряда. (b) If a need arises for even more increased power, the density and weight of the air charge can be increased by passing it through at least one intercooler, as well as by increasing the speed of the compressor or by connecting the second stage 2 of the additional compression shown in Fig. 11 . In another case, the timing of closing the exhaust valve 17 and opening the intake valve 16a may be temporarily changed for earlier closing and earlier opening to obtain an increased charge.

5. При нахождении поршня вблизи нижней мертвой точки выпускные клапаны 17, 17' открываются, и цилиндр продувается путем сброса и воздухом, вводимым основным впускным клапаном 16b. 5. When the piston is near bottom dead center, the exhaust valves 17, 17 ′ open and the cylinder is purged by venting and air introduced by the main intake valve 16b.

Подробное описание работы двигателя 10011, изображенного на фиг.11
Вблизи конца рабочего хода (первого такта) поршня 22, возможно за 40o до положения нижней мертвой точки поршня 22, открываются выпускные клапаны 17 для сброса выхлопных газов, вскоре после этого воздух высокого давления протекает через трубопровод 15 от коллектора 13 и 14, как показано на фиг.11, через впускной клапан 16b в цилиндр 7, цилиндр 7 продувают, и впускной клапан 16b закрывается. (В головке 30 впускного клапана может быть выполнено углубление, как показано на фиг.11, для образования трубообразного отверстия, ведущего в цилиндр 7, с тем чтобы, когда зарядный воздух сильно сжат до давления, достигающего 500-530 фунтов/дюйм2 (3,45-3,66 МПа), небольшой выступ 21-D на кулачке 21-А впускного клапана 16b во время или непосредственно после изменения поршнем 22 направления движения в нижней мертвой точке обеспечивал впуск небольшой струи воздуха высокого давления, направленной вниз для петлевой продувки. ) Выпускные клапаны 17 остаются открытыми во время первой части хода сжатия (второго такта) поршня 22. Теперь цилиндр 7 эффективно продувается путем сброса или петлевой продувки, и при нахождении поршня в любой точке во время хода сжатия, когда цилиндр 7 наполнен свежим воздухом, выпускные клапаны 17, 17' могут закрыться. Но ввиду того, что требуется низкая степень сжатия, клапаны 17, 17' могут удерживаться открытыми до тех пор, пока поршень не достигнет точки, необходимой для установления соответствующей степени сжатия. В момент закрытия выпускного клапана 17 или позже дополнительный заряд воздуха высокого давления с отрегулированной температурой, сжатый компрессором 1 и/или 2, может вводиться в тот же цилиндр вторым впускным клапаном 16а и, если требуется, посредством другого выступа 21-С (изображенного штрих-пунктирными линиями) на первом клапане 16b. (При возникновении потребности в большом крутящем моменте и большой мощности плотность зарядного воздуха может быть значительно увеличена путем повышения скорости основного компрессора 1 или путем подключения другой ступени сжатия, как в компрессоре 2 (фиг.11), и направления заряда через дополнительные охладители 10, 11 и 12. Скорость компрессора 2 также может быть увеличена для нагнетания большего заряда на сторону наддува.) Сжатие продолжается с обеспечением небольшой степени сжатия, добавляют топливо, если оно отсутствует, воспламеняют заряд, и газы расширяются, воздействуя на поршень 22 с выполнением рабочего хода.
A detailed description of the operation of the engine 100 11 shown in Fig.11
Near the end of the stroke (first stroke) of the piston 22, possibly 40 ° to the bottom dead center position of the piston 22, exhaust valves 17 are opened to discharge exhaust gases, shortly afterwards high pressure air flows through the pipe 15 from the manifold 13 and 14, as shown 11, through the inlet valve 16b to the cylinder 7, the cylinder 7 is purged and the inlet valve 16b closes. (The head of intake valve 30 can be a recess, as shown in Figure 11, to form the tubular hole, leading into the cylinder 7, so that when the charging air is heavily compressed to a pressure reaching 500-530 pounds / inch 2 (3 (45-3.66 MPa), a small protrusion 21-D on the cam 21-A of the inlet valve 16b during or immediately after the piston 22 changed the direction of movement at bottom dead center provided the inlet of a small stream of high-pressure air directed downward for loop purging. ) Exhaust valves 17 remain open during the first part of the compression stroke (second stroke) of the piston 22. Now the cylinder 7 is effectively blown by blowing or loop blowing, and when the piston is at any point during the compression stroke when the cylinder 7 is filled with fresh air, the exhaust valves 17, 17 ' may close. But since a low compression ratio is required, the valves 17, 17 'can be kept open until the piston reaches the point necessary to establish the appropriate compression ratio. At the moment of closing the exhaust valve 17 or later, an additional charge of temperature-controlled high-pressure air, compressed by the compressor 1 and / or 2, can be introduced into the same cylinder by the second inlet valve 16a and, if required, through another protrusion 21-C (shown in dashed lines) on the first valve 16b. (If there is a need for large torque and high power, the density of the charging air can be significantly increased by increasing the speed of the main compressor 1 or by connecting another compression stage, as in compressor 2 (Fig. 11), and directing the charge through additional coolers 10, 11 and 12. The speed of compressor 2 can also be increased to pump more charge to the boost side.) Compression continues to provide a small degree of compression, add fuel, if it is absent, ignite for poison gases expand and, acting on the piston 22 with the performance of the working stroke.

При работе с небольшой нагрузкой запорный клапан (или клапанный блокиратор 31, изображенный на фиг.10, на впускном клапане 16-А) может временно удерживать поступающий воздух или удерживать впускной клапан 16а закрытым. Это способствует повышению экономии топлива в двигателе. В другом случае во время работы в режиме небольшой нагрузки клапан-заслонка 5 может быть закрыт, а воздушный перепускной клапан 6 открыт, так что нагнетаемый компрессором 2 воздух будет возвращен к впускному трубопроводу компрессора 2 без какого-либо сжатия. Таким же образом клапаны 3 и 4 могут вернуть часть нагнетаемого воздуха назад к впуску 106 компрессора 1. When operating under light load, a shut-off valve (or valve block 31 shown in FIG. 10 on the inlet valve 16-A) can temporarily hold the incoming air or keep the inlet valve 16a closed. This contributes to increased fuel economy in the engine. In another case, during operation in light load mode, the shutter valve 5 can be closed and the air bypass valve 6 is open, so that the air pumped by the compressor 2 will be returned to the inlet pipe of the compressor 2 without any compression. In the same way, valves 3 and 4 can return some of the forced air back to the inlet 106 of compressor 1.

Дополнительный автоматический впускной клапан 26, изображенный на фиг. 10, который может иметь конструкцию в виде подпружиненного диска, может быть установлен с возможностью предотвращения любого обратного тока зарядного воздуха в трубопровод 15, если давление в цилиндре сравняется с давлением в трубопроводе 15 во время хода сжатия поршня 22 или превысит его перед полным закрытием впускного клапана 16а. (Как и в других конструкциях двигателей, представленных в данном описании, дополнительный автоматический клапан 26, изображенный на фиг. 10, может применяться для регулирования коэффициента давления этого двигателя. При удержании впускного клапана 16а открытым вплоть до достижения поршнем верхней мертвой точки, закрытие клапана 26 и величина коэффициента давления цилиндра 7 будут регулироваться регулирующими клапанами 3, 4, 5 и 6 и изменением скорости компрессора, а также любым имеющимся дроссельным клапаном.) Автоматический клапан 26 закроет впуск из трубопровода 15 во время последней части хода сжатия, воспламенения заряда и во время рабочего хода. The additional automatic intake valve 26 shown in FIG. 10, which may be designed as a spring-loaded disk, can be installed to prevent any return current of charging air into the pipe 15, if the pressure in the cylinder is equal to the pressure in the pipe 15 during the compression stroke of the piston 22 or exceeds it before the intake valve is completely closed 16a. (As with other engine designs presented in this description, the optional automatic valve 26 shown in Fig. 10 can be used to control the pressure coefficient of this engine. By keeping the intake valve 16a open until the piston reaches top dead center, closing the valve 26 and the pressure coefficient of cylinder 7 will be controlled by control valves 3, 4, 5 and 6 and the compressor speed change, as well as by any existing throttle valve.) Automatic valve 26 will close starting from the conduit 15 during the latter part of the compression stroke, the ignition charge and during the power stroke.

Топливо может образовывать топливно-воздушную смесь, а также может впрыскиваться в корпус 56 дросселя, изображенный на фиг.15-17, 19 и 20, или в поступающий поток воздуха, или в предкамеру, или через впускные клапаны 16а, 16b (во время его второго открытия посредством выступа 21-С на кулачке 21-А), или непосредственно в камеру сгорания при нахождении поршня в точке x в ходе выпуска-сжатия или после этой точки. Топливо может также впрыскиваться позже, а в случае работы с воспламенением от сжатия оно может впрыскиваться в месте, в котором обычно происходит ввод дизельного топлива, возможно, в предкамеру, или непосредственно в камеру сгорания, или непосредственно на запальную свечу. После впуска заряда воздуха, отрегулированного по температуре и плотности, если такой впуск используется, сжатие заряда продолжается, и его воспламеняют вместе с присутствующим топливом в надлежащий момент времени для осуществления хода расширения. (Степень сжатия задана рабочим объемом цилиндра, остающимся после достижения поршнем точки x (при закрытии выпускного клапана), поделенным на объем камеры сгорания. Степень расширения определяют путем деления общего рабочего объема цилиндра на объем камеры сгорания. ) После этого заряд топливно-воздушной смеси воспламеняют, и происходит рабочий ход поршня 22 при расширении газообразных продуктов сгорания. Вблизи нижней мертвой точки рабочего хода клапан (клапаны) 17 открывается (открываются), и цилиндр эффективно продувается сначала путем сброса, а затем путем петлевой продувки воздуха из впускного клапана 16b в конце рабочего хода или небольшое время спустя. The fuel can form a fuel-air mixture, and can also be injected into the throttle body 56 shown in FIGS. 15-17, 19 and 20, or into the incoming air stream, or into the chamber, or through the intake valves 16a, 16b (during the second opening by means of the protrusion 21-C on the cam 21-A), or directly into the combustion chamber when the piston is at point x during the release-compression or after this point. Fuel can also be injected later, and in the case of compression ignition, it can be injected in the place where diesel fuel is usually injected into, possibly in the pre-chamber, either directly into the combustion chamber, or directly onto the ignition plug. After the inlet of the charge of air, adjusted for temperature and density, if such an inlet is used, the compression of the charge continues, and it is ignited with the fuel present at the appropriate time to carry out the expansion stroke. (The compression ratio is set by the displacement remaining after the piston reaches point x (when the exhaust valve is closed) divided by the volume of the combustion chamber. The expansion ratio is determined by dividing the total working volume of the cylinder by the volume of the combustion chamber.) After that, the charge of the air-fuel mixture is ignited , and the piston stroke 22 occurs when the gaseous products of combustion expand. Near the bottom dead center of the stroke, the valve (s) 17 opens (opens), and the cylinder is effectively purged first by venting and then by looping air from the inlet valve 16b at the end of the stroke or a short time later.

Очевидно, что чем позже в ходе сжатия поршень достигнет точку x (чем позже закрывается выпускной клапан), тем ниже степень сжатия двигателя и тем меньше нагревается заряд при сжатии. Obviously, the later the piston reaches the point x during compression (the later the exhaust valve closes), the lower the compression ratio of the engine and the less the charge will heat up during compression.

Очевидно также, что чем позже вводят имеющий отрегулированную температуру и плотность заряд, тем меньшая работа двигателя требуется для сжатия заряда, последняя часть которого уже была несколько сжата компрессором 1 и/или дополнительным компрессором 2. В некоторых случаях, когда нагрузка мала и важна экономия топлива, заряд воздуха может быть пущен в обход дополнительного компрессора, а дополнительный заряд воздуха может быть временно исключен, при этом общий вес заряда может быть меньше, чем вес заряда в известном двигателе. It is also obvious that the later a charge having an adjusted temperature and density is introduced, the less engine operation is required to compress the charge, the last part of which has already been somewhat compressed by compressor 1 and / or additional compressor 2. In some cases, when the load is small and fuel economy is important , the air charge can be started bypassing the additional compressor, and the additional air charge can be temporarily eliminated, while the total charge weight can be less than the charge weight in the known engine.

На фиг. 12 показана диаграмма зависимости объема от давления в высокоскоростном дизельном двигателе в сравнении с такой же диаграммой предлагаемого двигателя, на которой показаны три ступени сжатия с промежуточным охлаждением и четвертая ступень сжатия без охлаждения со степенью сжатия, приблизительно равной 2:1. В такой схеме сочетаются оптимальная мощность с эффективностью, характерной для предлагаемого двигателя. (На таблицах, представленных на фиг. 13 и 14, показаны некоторые усовершенствования предлагаемого двигателя по сравнению с известными мощными двух- и четырехтактными двигателями.)
Существует несколько особенностей, улучшающих термический кпд предлагаемого двигателя. Отношение более высокой мощности к весу обеспечивает возможность создания более компактного двигателя с меньшими потерями на трение. Увеличенная степень расширения дает более высокий кпд термодинамического цикла, который продемонстрирован теоретическими расчетами. Существуют также определенные выигрыши в кпд в "ступенчатом" процессе сжатия даже с внешними компрессорами с присоединенными трубопроводами, промежуточными и дополнительными охладителями и т.д. Существуют весьма значительная экономия энергии при сжатии воздуха по ступеням с промежуточным охлаждением. Меньше энергии тратится при сжатии заряда до 500 фунтов/дюйм2 (3,45 МПа) в двух, трех или четырех ступенях с промежуточным охлаждением, чем расходуется на сжатие горячего заряда в известном двигателе до той же величины, составляющей 500 фунтов/дюйм2 (3,45 МПа). В обычном двигателе тратится приблизительно 20% своей мощности на сжатие собственного заряда воздуха. Расчеты показывают значительную экономию энергии в двигателе, если сжатие воздуха происходит поступенчато с последующим охлаждением. Сжатие заряда до давления, равного 531 фунт/дюйм2 (3,67 МПа) (степень сжатия составляет в этом случае 13:1), только двумя ступенями сжатия снижает расход энергии на 15,8% по сравнению со сжатием до того же давления одной ступенью, как это происходит в двигателях, работающих по циклам Отто и Дизеля. Три ступени сжатия с промежуточным охлаждением увеличивает экономию на 18%. Но эта экономия существует только в идеальном случае. Снижение параметра по сравнению с идеальным случаем не должно превысить 25%, что оставляет 13,5% экономии энергии. Эти 13,5% экономии энергии, умноженные на 20% затрат энергии в нормальном двигателе, расходуемых на сжатие его собственного заряда, составляют 2,7% повышения эффективности благодаря одному только процессу сжатия. Это является одним из преимуществ предлагаемого двигателя, которое добавляется к другим положительным изменениям термического кпд. Низкая степень сжатия совместно с большой степенью расширения обеспечивают повышение кпд, крутящего момента, мощности и срока службы при одновременном снижении загрязняющих выбросов.
In FIG. 12 is a graph of volume versus pressure in a high speed diesel engine compared to the same diagram of the proposed engine, which shows three compression stages with intermediate cooling and the fourth compression stage without cooling with a compression ratio of approximately 2: 1. This scheme combines optimal power with the efficiency that is characteristic of the proposed engine. (The tables presented in Figs. 13 and 14 show some improvements of the proposed engine compared to the known powerful two- and four-stroke engines.)
There are several features that improve the thermal efficiency of the proposed engine. The ratio of higher power to weight makes it possible to create a more compact engine with less friction loss. The increased degree of expansion gives a higher efficiency of the thermodynamic cycle, which is demonstrated by theoretical calculations. There are also certain efficiency gains in the “step-by-step” compression process even with external compressors with connected pipelines, intermediate and additional coolers, etc. There are very significant energy savings when compressing air in stages with intermediate cooling. Less energy is spent when compressed charge to 500 lb / in2 (3.45 MPa) in two, three or four stages with intermediate cooling than is spent on compression of the hot charge in a certain engine to the same value of 500 pounds / inch 2 ( 3.45 MPa). In a conventional engine, approximately 20% of its power is spent compressing its own air charge. Calculations show significant energy savings in the engine if air compression occurs in stages, followed by cooling. Compression of the charge to a pressure of 531 lb / in2 (3.67 MPa) (compression in this case is 13: 1), only two stages of compression reduces energy consumption by 15.8% compared with the compression pressure to the same one step, as is the case with engines running Otto and Diesel cycles. Three stages of compression with intermediate cooling increases the savings by 18%. But this savings exists only in the ideal case. The decrease in the parameter compared with the ideal case should not exceed 25%, which leaves 13.5% energy savings. These 13.5% energy savings, multiplied by 20% of the energy costs in a normal engine, spent on compression of its own charge, make up 2.7% of the increase in efficiency due to the compression process alone. This is one of the advantages of the proposed engine, which is added to other positive changes in thermal efficiency. The low compression ratio combined with the large expansion ratio provides improved efficiency, torque, power and durability while reducing polluting emissions.

Примечание 1. На фиг.12 расстояние по кривой, соответствующей двигателю (В), по оси абсцисс обозначает теоретический объем при повышенной плотности. Плотность удерживают на этом уровне при реальном объеме камеры сгорания (как показано штриховой линией V) независимо от плотности путем нагнетания увеличенного количества заряда в направлении наддува. Note 1. In Fig. 12, the distance along the curve corresponding to the engine (B) along the abscissa indicates the theoretical volume at increased density. The density is kept at this level with the actual volume of the combustion chamber (as shown by the dashed line V) regardless of the density by pumping an increased amount of charge in the direction of boost.

На фиг. 13 изображена таблица, в которой сравниваются различные эксплуатационные параметры предлагаемого двигателя (В) и рабочие параметры распространенного двухтактного дизельного двигателя (А) большой мощности. In FIG. 13 is a table comparing various operational parameters of the proposed engine (B) and operating parameters of a common two-stroke diesel engine (A) of high power.

Параметры, приведенные для двигателя (А), являются нормальными эксплуатационными параметрами для такого двигателя, например степень сжатия, температура сгорания, плотность заряда и т.д. Параметры, выбранные для характеристики двигателя (В), приведены при двух различных пониженных "номинальных" степенях сжатия с соответствующими "эффективными" степенями сжатия, с промежуточным охлаждением и без него, для двух различных уровней развиваемой мощности. Колонки, в которых приведены плотности заряда и степени расширения, указывают на наличие стабильных улучшений, относящихся к вырабатываемой мощности и плотности заряда, в двигателе (В) даже при значительно пониженной номинальной степени сжатия и эффективной степени сжатия, пониженной до 2:1, как показано на фиг.10. Колонки, в которых приведены пониженные температуры в конце сгорания, и колонка, в которой приведены увеличенные степени расширения, указывают на существенно сниженные загрязняющие выбросы. Показанные усовершенствования, относящиеся к мощности, вырабатываемой двигателем (В), по сравнению с двигателем (А) даже при пониженной номинальной степени сжатия составляют не менее 50%. The parameters given for the engine (A) are normal operating parameters for such an engine, for example, compression ratio, combustion temperature, charge density, etc. The parameters selected for engine performance (B) are given for two different reduced "nominal" degrees of compression with corresponding "effective" degrees of compression, with and without intermediate cooling, for two different levels of developed power. Columns showing charge densities and expansion ratios indicate stable improvements in terms of power output and charge density in the engine (B) even with significantly reduced nominal compression ratios and effective compression ratios reduced to 2: 1, as shown figure 10. Columns that show lower temperatures at the end of combustion, and columns that show increased degrees of expansion, indicate significantly reduced pollutant emissions. The shown improvements related to the power generated by the engine (B), compared with the engine (A), even with a reduced nominal compression ratio, are at least 50%.

На фиг.14 представлена таблица, в которой сравниваются различные эксплуатационные параметры предлагаемого двигателя (В) и эксплуатационные параметры распространенного четырехтактного дизельного двигателя (А) большой мощности. On Fig presents a table that compares the various operational parameters of the proposed engine (B) and the operational parameters of the common four-stroke diesel engine (A) high power.

При сравнении этих параметров, аналогичном сравнениям, сделанным в отношении фиг. 13, очевидно, что поскольку двигатель (В) сжигает более плотный заряд вдвое чаще, чем двигатель (А), стабильные улучшения, относящиеся к вырабатываемой двигателем (В) мощности и плотности заряда, значительно выше, что составляет 180% по сравнению с двигателем (А). When comparing these parameters, similar to the comparisons made with respect to FIG. 13, it is obvious that since the engine (B) burns a denser charge twice as often as the engine (A), stable improvements related to the power and charge density generated by the engine (B) are significantly higher, which is 180% compared to the engine ( A).

На фиг.15 показан схематичный вид двигателя, представляющего двигатели, изображенные на фиг. 5-7 и 9-10, с отдельным охладителем 10 для дополнительного компрессора 2, с основным компрессором 1, питающим два коллектора 13 и 14 и имеющим отдельные охладители 11 и 12 и трубопроводы 114 и 115 для зарядного воздуха, причем каждый коллектор имеет по три впускных питателя цилиндра соответственно 15а-15с, 15d-15f. Двигатель, изображенный на фиг.15, работает так же, как двигатели, изображенные на фиг.5-7 и 9-10, и на чертеже показаны предлагаемые положения клапана-заслонки и воздушных перепускных клапанов для питания коллекторов 13 и 14 зарядом воздуха, параметры которого оптимальны для работы в режиме низкой нагрузки двигателей, изображенных на фиг. 5-7 и 9-10. При работе в режиме низкой нагрузки клапан-заслонка 5 может быть закрыт, а воздушный перепускной клапан 6 компрессора 2 (если компрессор 2 не подает основной заряд воздуха непосредственно к трубопроводу 32 и впускному клапану 15-В) может быть открыт полностью или частично так, что весь поступающий в компрессор 2 воздух или его часть могут быть возвращены на впуск компрессора 2, получив в нем небольшое повышение давления или без повышения давления. Кроме того, клапан-заслонка 3 компрессора 1 может быть закрыт, пропуская заряд воздуха, минуя охладители 11 и 12, а воздушный перепускной клапан 4 должен быть закрыт для предотвращения рециркуляции сжатого нагретого воздуха назад через компрессор 1, а его клапан-заслонка 3 и воздушные перепускные клапаны направляют неохлажденный заряд воздуха в коллекторы 13 и 14 для получения нагретого заряда низкой плотности для работы с низкой нагрузкой. Компрессор 2 предпочтительно должен удерживаться в рабочем режиме для подвода основного заряда воздуха через трубопроводы 110, 32 и впускной клапан 16-В для получения более экономичной системы продувки-впуска. FIG. 15 is a schematic view of an engine representing the engines of FIG. 5-7 and 9-10, with a separate cooler 10 for an additional compressor 2, with a main compressor 1 supplying two collectors 13 and 14 and having separate coolers 11 and 12 and pipelines 114 and 115 for charging air, each collector having three cylinder inlet feeders 15a-15c, 15d-15f, respectively. The engine shown in Fig. 15 operates in the same way as the engines shown in Figs. 5-7 and 9-10, and the drawing shows the proposed positions of the damper and air bypass valves for supplying the manifolds 13 and 14 with an air charge, parameters which are optimal for low-load operation of the engines shown in FIG. 5-7 and 9-10. When operating in low load mode, the shutter valve 5 can be closed, and the air bypass valve 6 of the compressor 2 (if the compressor 2 does not supply the main air charge directly to the pipe 32 and the inlet valve 15-B) can be fully or partially opened so that all or part of the air entering the compressor 2 can be returned to the inlet of the compressor 2, having received in it a slight increase in pressure or without pressure increase. In addition, the damper valve 3 of the compressor 1 can be closed, passing the charge of air, bypassing the coolers 11 and 12, and the air bypass valve 4 must be closed to prevent recirculation of the compressed heated air back through the compressor 1, and its damper valve 3 and the air Bypass valves direct an uncooled charge of air to the manifolds 13 and 14 to produce a heated low density charge for low load operation. Compressor 2 should preferably be kept in operation to supply the main charge of air through conduits 110, 32 and inlet valve 16-B to provide a more economical purge-inlet system.

На фиг. 16 показаны предлагаемые положения клапанов для подводящих коллекторов 13 и 14 с зарядом воздуха, оптимальным для работы при средних нагрузках, для двигателей, изображенных на фиг.16, или для двигателей, изображенных на фиг.5-7 и 9-10. При работе в режиме средней нагрузки клапан-заслонка 5 компрессора 2 закрыт, а воздушный перепускной клапан 6 должен быть открыт для пропуска неохлажденного и несжатого заряда воздуха к впуску компрессора 1, где закрытый клапан-заслонка 3 и закрытый клапан 4 направляют сжатый компрессором 1 заряд воздуха, минуя охладители, к коллекторам 13 и 14, причем воздух заряда сжат и нагрет компрессором 1 для работы со средней нагрузкой. In FIG. 16 shows the proposed valve positions for the supply manifolds 13 and 14 with an air charge optimal for operation at medium loads, for the engines depicted in FIG. 16, or for the engines depicted in FIGS. 5-7 and 9-10. When operating in the medium load mode, the damper valve 5 of compressor 2 is closed, and the air bypass valve 6 must be open to allow uncooled and uncompressed air to pass to the inlet of compressor 1, where the closed damper valve 3 and the closed valve 4 direct the charge of air compressed by compressor 1 bypassing the coolers, to the collectors 13 and 14, and the charge air is compressed and heated by the compressor 1 to work with an average load.

На фиг.17 показан предлагаемый сценарий обеспечения двигателя, изображенного на фиг.17, или двигателей, изображенных на фиг.5-7 и 9-10, зарядом воздуха высокой плотности для работы с большой нагрузкой с большой вырабатываемой мощностью. На фиг.17 оба клапана-заслонки 3 и 5 показаны открытыми, а оба клапана 4 и 6 - полностью закрытыми, так что задействована основная ступень сжатия, а вторая ступень сжатия выведена на режим максимального сжатия заряда, причем весь заряд воздуха пропускается через охладители 10, 11 и 12 для создания охлажденного заряда воздуха очень высокой плотности и передачи его коллекторам 13 и 14 и силовым цилиндрам двигателя для работы в режиме большой нагрузки. Это создает очень высокое среднее эффективное давление в цилиндре для получения большого крутящего момента и большой мощности при максимальном давлении в цилиндре, остающемся на том же уровне, что имеет место в нормальных двигателях, или даже более низком. In Fig.17 shows the proposed scenario of providing the engine depicted in Fig.17, or the engines depicted in Fig.5-7 and 9-10, high-density air charge for operation with a large load with a large generated power. In Fig. 17, both shutter valves 3 and 5 are shown open, and both valves 4 and 6 are completely closed, so that the main compression stage is activated, and the second compression stage is brought to the maximum charge compression mode, and all air charge is passed through coolers 10 , 11 and 12 to create a cooled charge of very high density air and transfer it to the collectors 13 and 14 and the engine cylinders for operation in high load mode. This creates a very high average effective pressure in the cylinder to obtain high torque and high power with a maximum pressure in the cylinder remaining at the same level as in normal engines, or even lower.

На фиг.18 показан схематичный вид другого типа дополнительного компрессора 2' для двигателей, изображенных на фиг.5-7 и 9-10, или для любого другого предлагаемого двигателя, а также система обеспечения отключения дополнительного компрессора при отсутствии необходимости в заряде высокого давления и высокой плотности. Для освобождения компрессора 2' от работы (если сжатый компрессором 2' воздух не поступает непосредственно в трубопровод 32 и к клапану 16-В для подачи основного заряда воздуха) клапан-заслонку 5 закрывают, а воздушный перепускной клапан 6 открывают, так что воздух, нагнетаемый через компрессор 2', может рециркулировать через компрессор 2, освобождая таким образом компрессор от работы сжатия. On Fig shows a schematic view of another type of additional compressor 2 'for the engines depicted in figures 5-7 and 9-10, or for any other proposed engine, as well as a system for shutting off the additional compressor in the absence of the need for a high pressure charge and high density. To release the compressor 2 'from operation (if the air compressed by the compressor 2' does not enter directly into the pipe 32 and to the valve 16-B for supplying the main air charge), the damper valve 5 is closed and the air bypass valve 6 is opened, so that the air pumped through compressor 2 ', can be recycled through compressor 2, thus freeing the compressor from compression work.

На фиг. 19 схематично показан вид двигателей, изображенных на фиг.5-7 и 9-10, иллюстрирующий средства регулирования плотности, температуры и давления зарядного воздуха путем изменения направления потока воздуха через различные электронные или управляемые разрежением клапаны и их трубопроводы. In FIG. 19 is a schematic view of the engines of FIGS. 5-7 and 9-10, illustrating means for controlling the density, temperature and pressure of charging air by changing the direction of air flow through various electronic or vacuum-controlled valves and their pipelines.

На фиг. 19 также стрелками показаны различные возможные пути зарядного воздуха, причем светлые стрелки обозначают пути нагретого воздуха, а темные стрелки обозначают пути более плотного, подвергшегося промежуточному охлаждению воздуха, показывая таким образом, как термостатически или электронным способом может осуществляться регулирование температуры зарядного воздуха путем его разделения по двум разным траекториям. В другом случае весь заряд воздуха может быть направлен либо минуя охладители, либо через охладители воздуха, как показано на фиг.19. На фиг.19 также показано, как давление, создаваемое компрессорами 1 и 2, может изменяться путем частичного или полного открытия воздушных перепускных клапанов 4 и 6 либо полным закрытием одного из этих управляющих клапанов или их обоих. Блок 27 управления двигателем предназначен для регулирования различных эксплуатационных параметров предлагаемых двигателей. In FIG. 19, arrows also show various possible paths of charging air, with light arrows indicating the paths of heated air, and dark arrows indicating the paths of denser, intermediate-cooled air, thus showing how the temperature of the charging air can be regulated thermostatically or electronically by dividing it by two different paths. In another case, the entire charge of air can be directed either bypassing the coolers, or through air coolers, as shown in Fig.19. 19 also shows how the pressure generated by compressors 1 and 2 can be changed by partially or fully opening the air bypass valves 4 and 6 or by completely closing one of these control valves or both of them. The engine control unit 27 is designed to regulate various operational parameters of the proposed engines.

На фиг. 20 показан схематичный вид другого варианта выполнения устройства, в котором предпочтительно электрический двигатель 34 приводит в движение компрессор(ы) любого предлагаемого двигателя. In FIG. 20 is a schematic view of another embodiment of a device in which preferably the electric motor 34 drives the compressor (s) of any engine of the invention.

Управление "клапаном-заслонкой" перепускного трубопровода охладителя зарядного воздуха
В данном разделе описаны аспекты предпочтительных компонентов управления, применяемых в любом из предлагаемых двигателей (четырехтактных и двухтактных).
Control of the “damper valve” of the bypass pipe of the charge air cooler
This section describes aspects of the preferred control components used in any of the proposed engines (four-stroke and two-stroke).

Основные принципы: клапаны 3 и 5 являются клапанами перепускного трубопровода охладителя зарядного воздуха с соленоидным управлением. При управлении перепускным трубопроводом охладителя зарядного воздуха поступающий воздух переключается между двумя путями двумя клапанами 3 и 5, работающими независимо друг от друга: клапан 5 направляет поток или (а) от компрессора 2 непосредственно к впускному трубопроводу компрессора 1, или (b) через охладитель 10 до поступления воздуха к впускному трубопроводу компрессора 1. Клапан 3 направляет поток от компрессора 1 или (а) к трубопроводам 111/121/122, ведущим непосредственно к впускным коллекторам 13 и 14, или (b) он пропускает заряд воздуха через охладители 11 и 12 перед его поступлением к коллекторам 13 и 14. Basic principles: valves 3 and 5 are valves of the bypass pipe of the charge air cooler with solenoid control. When controlling the bypass pipe of the charge air cooler, the incoming air is switched between two ways by two valves 3 and 5, working independently of each other: valve 5 directs the flow either (a) from compressor 2 directly to the inlet pipe of compressor 1, or (b) through the cooler 10 before air enters the compressor inlet pipe 1. Valve 3 directs the flow from compressor 1 or (a) to pipes 111/121/122 leading directly to the intake manifolds 13 and 14, or (b) it passes an air charge through hladiteli 11 and 12 prior to entering to the headers 13 and 14.

Блок 27 управления двигателем (БУД) может управлять клапанами 3 и 5 перепускных трубопроводов охладителей воздуха. Клапаны перепускных трубопроводов могут быть выполнены в виде клапанов-заслонок для пропуска или перекрытия всего заряда воздуха в обоих направлениях, или в виде клапанов с соленоидным управлением с цилиндрической винтовой катушкой, или в виде клапанов другого типа, способных пропускать часть заряда воздуха через перепускные трубопроводы 121 и 122, а другую часть через охладители 10, 11 и 12 для точного регулирования температуры и плотности заряда воздуха. БУД может получать сигналы от датчиков, таких как датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя, датчик положения коленчатого вала, датчик положения дросселя, датчик положения распределительного вала, датчик абсолютного давления в коллекторе и датчик нагрева кислорода. The engine control unit 27 (ECU) can control the valves 3 and 5 of the bypass pipes of the air coolers. The valves of the bypass pipelines can be made in the form of shutter valves for passing or blocking the entire air charge in both directions, or in the form of solenoid valves with a cylindrical screw coil, or in the form of valves of another type capable of passing part of the air charge through the bypass pipelines 121 and 122, and the other part through coolers 10, 11 and 12 for precise control of temperature and charge density of air. The ECU can receive signals from sensors, such as the engine coolant temperature sensor, crankshaft position sensor, throttle position sensor, camshaft position sensor, manifold absolute pressure sensor, and oxygen heating sensor.

Управление воздушным перепускным клапаном
Основные принципы: для обеспечения оптимального давления заряда воздуха для различных условий работы двигателя БУД 27 может посылать сигналы для управления воздушными перепускными клапанами 4 и 6. Эти клапаны могут быть двухпозиционными клапанами с соленоидным управлением, возможно приводимыми в действие разрежением, или клапанами с соленоидным управлением с цилиндрической катушкой, или клапанами другого типа, которые могут открывать часть прохода или весь проход для рециркуляции части или всего заряда воздуха назад через впуски 110 и 8 компрессоров 1 и 2 для понижения или сведения к нулю давления наддува любого из компрессоров 1 и 2, или их обоих. Аналогичное устройство регулирования давления воздуха может применяться для дополнительных ступеней сжатия воздуха при их наличии.
Air Bypass Control
Basic principles: to ensure optimal charge pressure for various engine operating conditions, the BUD 27 can send signals to control air bypass valves 4 and 6. These valves can be on-off valves with solenoid control, possibly driven by vacuum, or with solenoid valves with a cylindrical coil, or valves of another type that can open part of the passage or the entire passage to recirculate part or all of the air charge back through the inlets 110 and 8 ompressorov 1 and 2 to reduce or minimize the zero boost pressure of any of the compressors 1 and 2, or both. A similar air pressure control device can be used for additional stages of air compression, if any.

Работа может происходить следующим образом: управление воздушными перепускными клапанами 4 и 6 может осуществляться сигналами от БУД 27 для регулирования угла открытия этих клапанов 4 и 6 с обеспечением оптимальных давлений заряда воздуха для различных нагрузок двигателя и различных рабочих циклов. Когда клапан 6 открыт частично, часть воздуха, прокачиваемого через компрессор 2, проходит назад на впуск 8 компрессора для снижения давления сжатия. Когда клапан 6 открыт полностью, весь заряд компрессора 2 пропускается назад через компрессор 2, таким образом этот компрессор 2 только перекачивает через себя заряд без повышения его давления. Эта система может работать таким же образом и для клапана 4, который может перепускать часть заряда воздуха, нагнетаемого компрессором 1, назад во впускной трубопровод 110 компрессора 1 для снижения плотности заряда воздуха. The operation can take place as follows: control of the air bypass valves 4 and 6 can be carried out by signals from the ECU 27 to regulate the opening angle of these valves 4 and 6 with the provision of optimal air charge pressures for various engine loads and various duty cycles. When the valve 6 is partially open, part of the air pumped through the compressor 2 passes back to the compressor inlet 8 to reduce the compression pressure. When the valve 6 is fully open, the entire charge of the compressor 2 is passed back through the compressor 2, so this compressor 2 only pumps the charge through itself without increasing its pressure. This system can work in the same way for valve 4, which can bypass part of the charge of air pumped by compressor 1 back into the inlet pipe 110 of compressor 1 to reduce the charge density of the air.

Такое устройство в комбинации с регулированием блоком 27 перепускной системы охладителя зарядного воздуха для различных клапанов 3 и 5 может регулировать температуру, плотность, давление и турбулентность зарядного воздуха для выработки требуемых уровней мощности и крутящего момента, а также параметров выбросов в силовом цилиндре двигателя. Such a device, in combination with the regulation of the bypass unit of the charge air cooler bypass unit 27 for various valves 3 and 5, can regulate the temperature, density, pressure and turbulence of the charge air to generate the required power and torque levels, as well as the emission parameters in the engine cylinder.

Информация о параметрах двигателя, которые могут отслеживаться блоком 27 для достижения надлежащего состояния двигателя путем управления клапанами 4 и 6, может поступать от датчика положения дросселя (или от датчика работы топливного ввода), датчиков температуры поступающего воздуха, расположенных в нескольких точках, датчика абсолютного давления в коллекторе, датчика положения распределительного вала, датчика положения коленчатого вала, датчика температуры выхлопа, датчика нагретого кислорода и/или от других посылающих исходную информацию датчиков, применяемых в двигателях внутреннего сгорания. Information about the engine parameters, which can be monitored by the block 27 to achieve the proper engine condition by controlling valves 4 and 6, can come from the throttle position sensor (or from the fuel inlet operation sensor), air temperature sensors located at several points, and the absolute pressure sensor in the manifold, camshaft position sensor, crankshaft position sensor, exhaust temperature sensor, heated oxygen sensor and / or from others sending the source information Sensor array used in internal combustion engines.

БУД 27 может управлять клапанами 3 и 5, а также клапанами 4 и 6 для поддержания оптимальными плотности, давления и температуры заряда воздуха при всех рабочих циклах двигателя. The ECU 27 can control valves 3 and 5, as well as valves 4 and 6 to maintain optimal density, pressure and temperature of the air charge during all engine operating cycles.

Другие варианты системы сгорания
На фиг. 21 показан схематичный поперечный разрез предкамеры 38', камеры сгорания 38, днища 22 поршня и связанного с ними впуска 36 топлива, свечи 37 зажигания, впускного канала 8' для воздуха или топливно-воздушной смеси, впускного клапана 16, выпускного канала 18', выпускного клапана 17, предложенных для работы на жидком или газообразном топливе для предлагаемых двигателей или для любого другого двигателя внутреннего сгорания.
Other combustion options
In FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of a pre-chamber 38 ', a combustion chamber 38, a piston crown 22 and associated fuel inlet 36, a spark plug 37, an air intake or air-fuel mixture 8', an intake valve 16, an exhaust channel 18 ', an exhaust valve 17, proposed to operate on liquid or gaseous fuels for the proposed engines or for any other internal combustion engine.

Существует большой выбор систем воспламенения от сжатия или искрового зажигания для предлагаемого двигателя, показанных на фиг.1-33. Каждое топливо, от природного газа до тяжелого дизельного топлива, включая спирты и газообразное топливо, может быть воспламенено в этом двигателе путем искрового зажигания (ИЗ). Одна система ИЗ, обладающая определенными преимуществами, аналогична системе, изображенной на фиг.21, и пригодна для сжатого природного газа, пропана, водорода, бензина, спиртов или дизельного топлива. В этой системе чрезвычайно богатая топливная смесь, образующая полный заряд топлива, предпочтительно впрыскивается в предкамеру 38'. Топливо может впрыскиваться через топливный канал 36 совместно с вводом струи воздуха или без него, при этом заряд воздуха, часть которого может сопутствовать заряду топлива, может быть введен в предкамеру 38' поршнем 22 во время хода сжатия. Дополнительный воздух с дополнительным топливом или без него может быть введен собственно в цилиндр либо в ходе впуска, либо в ходе сжатия через впускной трубопровод 8'. В любом случае вторая ступень сгорания собственно в цилиндре осуществляется со смесью с низким содержанием топлива. There is a large selection of compression ignition or spark ignition systems for the proposed engine, shown in figures 1-33. Every fuel, from natural gas to heavy diesel fuel, including alcohols and gaseous fuels, can be ignited in this engine by spark ignition (IZ). One IZ system, with certain advantages, is similar to the system shown in Fig.21, and is suitable for compressed natural gas, propane, hydrogen, gasoline, alcohols or diesel fuel. In this system, an extremely rich fuel mixture forming a full charge of fuel is preferably injected into the pre-chamber 38 '. Fuel can be injected through the fuel channel 36 together with or without an air stream, while a charge of air, some of which may be associated with a fuel charge, can be introduced into the pre-chamber 38 'by the piston 22 during the compression stroke. Additional air with or without additional fuel can be introduced into the cylinder itself either during the inlet or during compression through the inlet pipe 8 '. In any case, the second stage of combustion in the cylinder itself is carried out with a mixture with a low fuel content.

Двухступенчатая система сгорания, показанная на фиг.21, работает следующим образом:
1. Предкамерное горение (первая ступень)
Предкамерное горение происходит в предкамере 38', когда топливо в количестве, значительно превышающем количество присутствующего кислорода, впрыскивается и воспламеняется (инжектор не показан). Этот недостаток кислорода в сочетании с менее горячим, турбулентным зарядом и низкими максимальными температурой и давлением существенно сокращает образование окислов азота. Сочетание горячих стенок предкамеры с сильной турбулентностью содействует более полному сгоранию.
The two-stage combustion system shown in Fig.21, operates as follows:
1. Pre-chamber combustion (first stage)
Pre-chamber combustion occurs in the pre-chamber 38 'when fuel in an amount significantly exceeding the amount of oxygen present is injected and ignited (injector not shown). This lack of oxygen, combined with a less hot, turbulent charge and low maximum temperature and pressure, significantly reduces the formation of nitrogen oxides. The combination of hot chamber walls with strong turbulence contributes to a more complete combustion.

2. Последующее горение (вторая ступень)
Последующее горение происходит при более низком давлении и в условиях относительно низких температур в пространстве над поршнем в цилиндре, когда газы расширяются из предкамеры первой ступени в собственно цилиндр. Если в цилиндре имеется дополнительное топливо, происходит воспламенение более бедной смеси этим плазмообразным потоком из предкамеры. Низкая температура и примесь сгоревших газов препятствует любому дальнейшему образованию окислов азота. Избыток воздуха, сильное вихревое действие и более длительный процесс расширения обеспечивают более полное сгорание монооксида углерода, углеводородов и углерода.
2. Subsequent combustion (second stage)
Subsequent combustion occurs at a lower pressure and under relatively low temperatures in the space above the piston in the cylinder, when the gases expand from the chamber of the first stage into the cylinder itself. If there is additional fuel in the cylinder, a poorer mixture is ignited by this plasma-like stream from the prechamber. Low temperatures and an admixture of burnt gases prevent any further formation of nitrogen oxides. Excess air, a strong vortex effect and a longer expansion process provide a more complete combustion of carbon monoxide, hydrocarbons and carbon.

Результатами применения в предлагаемом двигателе предкамеры 38', изображенной на фиг. 21, являются более высокий термический кпд благодаря более длительному расширению, сопровождаемому менее горячим выхлопом, а также пониженный уровень загрязняющих выбросов, включая оксиды азота, и при применении дизельного топлива, ароматических соединений и частиц. The results of the application of the pre-chamber 38 'shown in FIG. 21 are higher thermal efficiency due to longer expansion accompanied by less hot exhaust, as well as lower levels of pollutant emissions, including nitrogen oxides, and when using diesel fuel, aromatics and particles.

На фиг.22 показан схематичный поперечный разрез дополнительного цилиндра предлагаемого двигателя, который позволяет преобразовать двухтактный двигатель, изображенный на фиг.8-33, в двигатель, работающий по однотактному циклу, а четырехтактный двигатель, изображенный на фиг.1-7 и 33, - в двигатель, работающий по двухтактному циклу. On Fig shows a schematic cross-section of an additional cylinder of the proposed engine, which allows you to convert the two-stroke engine, shown in Fig.8-33, in the engine, operating on a single-cycle cycle, and the four-stroke engine, shown in figures 1-7 and 33, into a push-pull engine.

Путем выполнения любого двухтактного двигателя в виде конструкции, в которой все силовые цилиндры являются цилиндрами двойного действия, отношение мощности к весу может быть удвоено по сравнению с базовым двигателем. В каждом ходе двигателя, работающего номинально по однотактному циклу и преобразованного из любого из двигателей, изображенных на фиг.8-33, на одном конце цилиндра происходит воспламенение, а на другом конце происходит продувка. Применение силовых цилиндров двойного действия в четырехтактном двигателе, изображенном на фиг.1-7 и 33, преобразует его в двухтактный двигатель вследствие того, что один конец цилиндра продувается, а в другом конце происходит воспламенение во время каждого оборота коленчатого вала. By designing any two-stroke engine as a structure in which all power cylinders are double-acting cylinders, the power-to-weight ratio can be doubled compared to the base engine. In each stroke of the engine operating nominally on a single-cycle cycle and converted from any of the engines shown in Figs. 8-33, ignition occurs at one end of the cylinder and purge occurs at the other end. The use of double-acting power cylinders in the four-stroke engine shown in figures 1-7 and 33 converts it into a two-stroke engine due to the fact that one end of the cylinder is blown and the other end ignites during each revolution of the crankshaft.

В конструкции, показанной на фиг.22, необходимое изменение длины коромысла 39 получено благодаря тому, что его конец образует обойму 40 и крепится над пальцем 41 поршня. In the construction shown in FIG. 22, the required change in the length of the rocker arm 39 is obtained due to the fact that its end forms a ferrule 40 and is attached above the piston pin 41.

Поршень 22' с двумя днищами может быть присоединен к концу вертикального коромысла 39, поворачивающегося по отношению к своему нижнему концу 42. Шатун 19' присоединен между серединой коромысла и коленчатым валом 20'. A two-piston piston 22 ′ may be attached to the end of the vertical beam 39, which rotates with respect to its lower end 42. A connecting rod 19 ′ is connected between the middle of the beam and the crankshaft 20 ′.

Ввиду того что сам коленчатый вал 20' только передает крутящий момент, его основные подшипники нагружены весьма незначительно. В результате на опорный корпус передается мало шума. Вследствие эффекта рычага полное перемещение кривошипа (не показан) составляет половину хода поршня, а сам кривошип может быть более коротким, похожим на кулачок узлом, с большими близко расположенными шейками, имеющими значительное перекрытие для повышения прочности. Due to the fact that the crankshaft 20 'itself only transmits torque, its main bearings are loaded very slightly. As a result, little noise is transmitted to the support housing. Due to the lever effect, the full movement of the crank (not shown) is half the stroke of the piston, and the crank itself can be a shorter cam-like assembly, with large closely spaced necks having significant overlap to increase strength.

Степень сжатия может изменяться при небольшом удлинении или укорачивании эффективной длины коромысла 39. Это может быть получено посредством нижней пяты 42, присоединенной к блоку 43, установленному в неподвижном блоке 44 с возможностью скольжения и приводимому в движение сервомотором 45. Шестерня 45а, вращаемая сервомотором 45, значительно длиннее шестерни 44а, установленной на винте 43b, который с возможностью вращения присоединен к блоку 43 и вращается по резьбе в блоке 44, вызывая скольжение шестерни 44а назад или вперед по шестерне 45а при возвратно-поступательном движении блока 43 в блоке 44. Таким образом, такой двигатель может быть запущен со степенью сжатия, равной 20:1, как у дизельного двигателя, а затем для снижения трения и напряжения в его деталях может быть переведен на степень сжатия, составляющую 13: 1. Эта особенность также может быть важна для обеспечения возможности применения разных видов топлива. The compression ratio can vary with a slight elongation or shortening of the effective length of the rocker arm 39. This can be obtained by means of the lower heel 42 attached to the block 43 mounted in the stationary block 44 with the possibility of sliding and driven by the servomotor 45. The gear 45a rotated by the servomotor 45, significantly longer than the gear 44a mounted on the screw 43b, which is rotatably attached to the block 43 and rotates along the thread in the block 44, causing the gear 44a to slide back or forth along the gear 45a when returning the linear motion of block 43 in block 44. Thus, such an engine can be started with a compression ratio equal to 20: 1, like a diesel engine, and then to reduce friction and stress in its parts can be converted to a compression ratio of 13: 1. This feature may also be important to enable the use of different types of fuel.

На фиг. 23 показан другой вариант выполнения двигателя, в котором палец 47' расположен между шатуном 19 и поршнем 22" и для которого остаются в силе описанные выше преимущества. In FIG. 23 shows another embodiment of the engine in which the pin 47 'is located between the connecting rod 19 and the piston 22 "and for which the advantages described above remain valid.

Необходимое изменение длины коромысла 39 (изображено пунктиром), соединяющего поршень 22" с шатуном 19, может быть выполнено путем образования на конце коромысла 39 обоймы 40, установленной над пальцем 41 поршня 22", или установкой сдвоенного поворачивающегося звена 42' между пальцем 47' в опорной точке коромысла 39' с пальцем 42", присоединенным к неподвижной части 46 двигателя, и оконечной частью коромысла 39', присоединенной к шатуну пальцем 47. The necessary change in the length of the rocker arm 39 (shown by a dashed line) connecting the piston 22 "with the connecting rod 19 can be made by forming at the end of the rocker arm 39 a collar 40 mounted above the pin 41 of the piston 22", or by installing a double swivel link 42 'between the pin 47' in the reference point of the rocker arm 39 'with a finger 42 "attached to the stationary part 46 of the engine, and the end part of the rocker arm 39' attached to the connecting rod by the finger 47.

В другом, предпочтительном варианте для мощных двигателей (таких как судовые двигатели, привод генераторов и т.д.) отбор мощности от поршня 22" может происходить с обычным штоком 39' поршня, расположенным между поршнем 22" и ползуном 20', вместе с шатуном 19', расположенным между ползуном 20' и коленчатым валом (не показан). In another, preferred embodiment, for powerful engines (such as marine engines, generator drives, etc.), power take-off from the piston 22 "may occur with a conventional piston rod 39 'located between the piston 22" and the slider 20', together with the connecting rod 19 'located between the slider 20' and the crankshaft (not shown).

Силовые цилиндры двойного действия, применяемые в предлагаемых двигателях, особенно важны в случаях, когда требуется большая энергия и доступна охлаждающая вода, например для судовых двигателей или двигателей, работающих в качестве привода генератора. Double-acting power cylinders used in the proposed engines are especially important in cases where a lot of energy is required and cooling water is available, for example for marine engines or engines operating as a generator drive.

Такие цилиндры двойного действия с двумя днищами могут применяться во всех вариантах выполнения изобретения. Such double-acting double-bottomed cylinders can be used in all embodiments of the invention.

На фиг.24 показан схематический поперечный разрез коленчатого вала, двух шатунов 19' и 19" и коромысла 39, показывающий средства обеспечения дополнительного времени горения в обычных двух- или четырехтактных двигателях. 24 is a schematic cross-sectional view of a crankshaft, two connecting rods 19 ′ and 19 ″, and a rocker arm 39, showing means for providing additional burning time in conventional two- or four-stroke engines.

Такая компоновка любого двигателя обеспечивает удвоение времени изменения направления движения поршня 22' нормального двигателя во время критического периода горения. Это происходит потому, что верхняя мертвая точка поршня 22' соответствует нижней мертвой точке кривошипа 48. В этой точке движение шатунной шейки вокруг верхней мертвой точки поршня 22' вычитается из прямолинейного движения шатуна 19' вместо того, чтобы суммироваться с ним, как это имеет место в обычных двигателях. Внесение изменения в обычное действие замедляет перемещение поршня около этой точки, в результате чего обеспечивается более полное сгорание и дополнительное снижение выбросов. This arrangement of any engine provides a doubling of the time the direction of movement of the piston 22 'of the normal engine during a critical period of combustion. This is because the top dead center of the piston 22 'corresponds to the bottom dead center of the crank 48. At this point, the movement of the crank pin around the top dead center of the piston 22' is subtracted from the linear motion of the connecting rod 19 'instead of summing with it, as is the case in conventional engines. Making a change to the normal action slows down the movement of the piston around this point, resulting in more complete combustion and an additional reduction in emissions.

Дополнительное время горения, обеспечиваемое вариантом выполнения, изображенным на фиг.24, может иметь большое значение в предлагаемых двигателях и в любых двигателях, работающих по циклам Отто и Дизеля. The additional burning time provided by the embodiment depicted in Fig. 24 can be of great importance in the proposed engines and in any engines operating on Otto and Diesel cycles.

Работа двигателя, конструкция которого предусматривает дополнительное время горения, аналогична работе других предлагаемых двигателей, обеспечивающих высокую плотность заряда, низкие степени сжатия со средним эффективным давлением, более высоким, чем в известных двигателях, но с более длительным, чем в других двигателях временем горения, одновременно с даже пониженными загрязняющими выбросами. The operation of the engine, the design of which provides for additional burning time, is similar to the work of other proposed engines providing a high charge density, low compression ratios with an average effective pressure higher than in known engines, but with a longer burning time than in other engines, at the same time with even reduced pollutant emissions.

Ввиду того что изображенный на фиг.24 коленчатый вал 48 только передает крутящий момент, его основные подшипники весьма слабо нагружены. В результате этого опорный корпус достигает меньше шума. Вследствие эффекта рычага перемещение кривошипа может составлять половину хода поршня (в зависимости от точки опоры), а сам кривошип может быть более коротким, похожим на кулачок узлом, с большими, близко расположенными шейками, имеющими значительное перекрытие для повышения прочности. Due to the fact that the crankshaft 48 shown in FIG. 24 only transmits torque, its main bearings are very lightly loaded. As a result, the support housing achieves less noise. Due to the effect of the lever, the movement of the crank can be half the stroke of the piston (depending on the fulcrum), and the crank itself can be a shorter cam-like assembly with large, closely spaced necks that have significant overlap to increase strength.

Такая компоновка обеспечивает также увеличение приблизительно вдвое времени горения в известных двигателях в течение критического периода горения. Это происходит потому, что верхняя мертвая точка поршня соответствует нижней мертвой точке кривошипа. This arrangement also provides an approximately twofold increase in burning time in known engines during the critical period of combustion. This is because the top dead center of the piston corresponds to the bottom dead center of the crank.

Двигатель 10025, изображенный на фиг.25
На фиг. 25 показан поршневой шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, в котором все цилиндры 7a-7f (только один (7f) из которых изображен в разрезе) и связанные с ними поршни 22a-22f выполнены с возможностью работы по двухтактному циклу, при этом все цилиндры используются для выработки и передачи энергии общему коленчатому валу 20 посредством шатунов соответственно 19a-19f. Компрессор 2 подводит воздух к продувочным окнам 52 через дополнительный запорный клапан 33-М и трубопровод 32, а также посредством трубопровода 15 к впускным клапанам 16 и 16' подачи заряда в цилиндр. Двигатель, изображенный на фиг.25, выполнен с возможностью работы по двухтактному циклу для выполнения шести рабочих ходов на один оборот коленчатого вала 20. Для этого компрессор 1 забирает заряд воздуха, который предварительно может быть сжат до более высокого давления, через клапаны 5 и 6, регулирующие поступление воздуха, и через впускной трубопровод 110, ведущий от компрессора 2 через промежуточный охладитель 10 или перепускной трубопровод 104 и клапан-заслонку 5. Во время работы двигателя 10025, изображенного на фиг.25, компрессор 2 получает атмосферный воздух через впускное отверстие 8, осуществляет предварительное сжатие заряда воздуха в трубопроводе 101, ведущем к регулирующему клапану-заслонке 5, который в ответ на сигналы от БУД 27 на закрытие клапана-заслонки 5 и воздушного перепускного клапана 6 направляет сжатый заряд через охладитель 10 или через перепускные трубопроводы 104 охладителя к компрессору 1. Заряд воздуха подвергается сжатию в компрессоре 1 посредством связанного с ним поршня 131, а сжатый заряд воздуха нагнетается через выпускное отверстие в передающий трубопровод 109 высокого давления, ведущий к регулирующему клапану-заслонке 3, который, если он открыт, направляет воздух через охладитель 11 и 12 к коллекторам 13 и 14 или, если он закрыт, через трубопровод и воздушный перепускной клапан 4, который может направлять часть заряда воздуха назад через впускной трубопровод 104 компрессора 1 или, если клапан 4 полностью закрыт, направляет весь заряд от компрессора 1 в соответствии с сигналами от БУД 27 через охладители 11 и 12 или через перепускной трубопровод 111/121/122 в коллекторы 13 и 14. Коллекторы 13 и 14 выполнены и расположены с возможностью распределения заряда сжатого воздуха посредством отводных трубопроводов 15a-15f к впускным клапанам 16 и 16' цилиндра 7а, а также к остальным пяти силовым цилиндрам 7b-7f. В другом варианте выполнения продувочный воздух вместо подвода через трубопровод 32' подводят через запорный клапан 49, трубопровод 50 и редукционный клапан 25 к воздушной камере 51 и через трубопроводы 125a-125f - к продувочным окнам 52a-52f.
The engine 100 25 shown in Fig.25
In FIG. 25 shows a piston six-cylinder internal combustion engine with a crank mechanism in which all cylinders 7a-7f (only one (7f) of which is shown in section) and the associated pistons 22a-22f are configured to operate in a push-pull cycle, wherein all cylinders are used to generate and transmit energy to the common crankshaft 20 by means of connecting rods, respectively 19a-19f. The compressor 2 supplies air to the purge windows 52 through an additional shut-off valve 33-M and a pipe 32, as well as through a pipe 15 to the inlet valves 16 and 16 'of the charge in the cylinder. The engine shown in FIG. 25 is configured to operate in a two-stroke cycle to perform six strokes per revolution of the crankshaft 20. To do this, the compressor 1 takes a charge of air, which can be previously compressed to a higher pressure, through valves 5 and 6 regulating the air intake and through the inlet pipe 110 leading from the compressor 2 through the intercooler 10 or the bypass pipe 104 and the damper valve 5. During operation of the engine 100 25 shown in Fig. 25, the compressor 2 receives atm atmospheric air through the inlet 8, pre-compresses the air charge in the pipe 101 leading to the control valve-flap 5, which, in response to signals from the ECU 27, closes the compressed charge through the cooler 10 or the air bypass valve 6 through the cooler bypass pipelines 104 to the compressor 1. The air charge is compressed in the compressor 1 by the associated piston 131, and the compressed air charge is pumped through the outlet into the transfer pipe 109 high pressure, leading to the control valve damper 3, which, if open, directs air through the cooler 11 and 12 to the manifolds 13 and 14 or, if closed, through the pipeline and air bypass valve 4, which can direct part of the air charge back through the inlet pipe 104 of the compressor 1 or, if the valve 4 is completely closed, directs the entire charge from the compressor 1 in accordance with the signals from the ECU 27 through coolers 11 and 12 or through the bypass pipe 111/121/122 to the collectors 13 and 14. Collectors 13 and 14 are made and arranged wife with the possibility of distributing a charge of compressed air through the bypass pipes 15a-15f to the inlet valves 16 and 16 'of the cylinder 7a, as well as to the other five power cylinders 7b-7f. In another embodiment, purge air, instead of being supplied through line 32 ′, is supplied through a check valve 49, line 50 and pressure reducing valve 25 to the air chamber 51 and through lines 125a-125f to the purge windows 52a-52f.

Двигатель 10025, изображенный на фиг.25, имеет распределительный вал, установленный с возможностью приведения во вращение со скоростью, равной скорости вращения коленчатого вала, для обеспечения одного рабочего хода силовых поршней на один его оборот. Компрессор может быть поршневым компрессором, состоящим по меньшей мере из одной ступени сжатия по меньшей мере с одним цилиндром двойного действия (одна ступень показана на фиг.25 под номером 1 позиции). Компрессор может приводиться в движение шатунами 19g, которые присоединены к коленчатому валу 20 и у которых радиусы кривошипов могут иметь различную величину, соответствующую ходам поршня воздушного компрессора(ов) различной длины, отличающимся от ходов силовых поршней. Кроме того, компрессор 1 может приводиться в движение вторым коленчатым валом (не показан), приводимым во вращение зубчатым зацеплением с повышающей ступенчатой передачей, установленной на общем коленчатом вале. Дополнительный ротационный компрессор, который на чертеже показан в виде компрессора Lysholm'a и обозначен номером 2 позиции, может приводиться во вращение желобчатым шкивом, вращаемым оребренным клиновым ремнем, а между шкивом и приводным валом компрессора установлена повышающая ступенчатая передача. Ротационный компрессор 2 может также иметь переменную скорость вращения или двухскоростной привод, как это имеет место в некоторых авиационных двигателях.The engine 100 25 shown in FIG. 25 has a camshaft mounted to rotate at a speed equal to the rotational speed of the crankshaft to provide one working stroke of the power pistons per revolution. The compressor may be a reciprocating compressor consisting of at least one compression stage with at least one double acting cylinder (one stage is shown in FIG. 25 at number 1 of the position). The compressor can be driven by connecting rods 19g, which are connected to the crankshaft 20 and in which the radii of the cranks can have different sizes corresponding to the piston strokes of the air compressor (s) of different lengths, different from the strokes of the power pistons. In addition, the compressor 1 can be driven by a second crankshaft (not shown), driven by gearing with an overdrive gear mounted on a common crankshaft. An additional rotary compressor, which is shown in the drawing as a Lysholm compressor and indicated by the number 2 position, can be driven by a grooved pulley rotated by a ribbed V-belt, and an up-speed gear is installed between the pulley and the compressor drive shaft. Rotary compressor 2 may also have a variable speed of rotation or a two-speed drive, as is the case with some aircraft engines.

Работа двигателя 10025, показанного на фиг.25, происходит следующим образом. Зарядный воздух подается во впускное отверстие 8 компрессора 2. Отсюда воздух нагнетается через компрессор 2, где он направляется клапаном-заслонкой 5 через охладитель 10 или через трубопровод к воздушному перепускному клапану 6, где он направляется на впуск компрессора 1. Затем заряд нагнетается компрессором 1 через выпускной клапан к клапану-заслонке 3, который направляет заряд воздуха или через охладители 11 и 12 к коллекторам 13 и 14 или в трубопровод, ведущий к воздушному перепускному клапану 4, который может направлять часть заряда назад через впуск компрессора 1 или направлять весь заряд или его часть к клапану-заслонке 3, который направляет заряд полностью или частично через охладители 11 и 12, или непосредственно к коллекторам 13 и 14, которые распределяют зарядный воздух, имеющий отрегулированную температуру, к впускным клапанам 16 и 16' цилиндра 7 к каждому силовому цилиндру двигателя. Двухпозиционный регулирующий клапан (не показан) и трубопровод 32' направляют воздух в воздушную камеру 51 и к продувочным окнам 52a-52f в нижней части цилиндров 7a-7f. В другом варианте выполнения (изображенном на фиг.25 штрих-пунктирной линией) продувочный воздух направляют через редукционный клапан 25, расположенный на трубопроводе 50, для подвода продувочного воздуха от компрессора 1 и регулирования его давления. Другим дополнительным способом снижения давления воздуха в коллекторе для продувки цилиндров 7a-7f является использование воздуха из коллекторов 13 и 14, проходящего через трубопровод 50, воздушную камеру 51 и впускные окна 52a-52f без снижения давления на выходе из коллекторов 13 и 14. Для продувки через продувочные окна 52a-52f, изображенные на фиг.25, и через впускное окно 52" и выпускное окно 52', изображенные на фиг.30, должен применяться воздух под полным давлением, причем окна 52a-52f, 52' и 52" должны быть выполнены значительно меньше обычных. В этом случае несмотря на то, что продувочные окна меньше обычных, воздух с более высоким, чем обычно, давлением очень эффективен. В описании предложено несколько средств продувки цилиндров. На фиг.26 более ясно показана предпочтительная система подвода продувочного воздуха низкого давления (несмотря на то, что она изображена штрих-пунктирными линиями). Трубопровод 32' и клапан 33 (на фиг.26 показанные штрих-пунктирными линиями) пропускают воздух из трубопровода 110 от компрессора 2 к трубопроводу 50, подающему продувочный воздух в воздушную камеру 51.The operation of the engine 100 25 shown in FIG. 25 is as follows. Charging air is supplied to the inlet 8 of the compressor 2. From here, air is pumped through the compressor 2, where it is directed by the damper valve 5 through the cooler 10 or through the pipeline to the air bypass valve 6, where it is directed to the inlet of the compressor 1. Then, the charge is pumped by compressor 1 through an exhaust valve to a damper valve 3, which directs the charge of air either through coolers 11 and 12 to the manifolds 13 and 14 or into the pipeline leading to the air bypass valve 4, which can direct part of the charge back h the compressor inlet 1 or direct all or part of the charge to the damper valve 3, which directs the charge in whole or in part through coolers 11 and 12, or directly to the collectors 13 and 14, which distribute the charging air having a regulated temperature to the inlet valves 16 and 16 'of the cylinder 7 to each engine cylinder. A two-position control valve (not shown) and a conduit 32 'direct air into the air chamber 51 and to the purge windows 52a-52f at the bottom of the cylinders 7a-7f. In another embodiment (shown in FIG. 25 by a dashed line), purge air is directed through a pressure reducing valve 25 located on conduit 50 to supply purge air from compressor 1 and control its pressure. Another additional way to reduce the air pressure in the manifold for purging the cylinders 7a-7f is to use air from the manifolds 13 and 14 passing through the pipe 50, the air chamber 51 and the inlet ports 52a-52f without reducing the pressure at the outlet of the manifolds 13 and 14. For purging through the purge windows 52a-52f shown in FIG. 25 and through the inlet window 52 "and the exhaust window 52 'shown in Fig. 30, full pressure air must be applied, with the windows 52a-52f, 52' and 52" be performed significantly less than usual. In this case, despite the fact that the purge windows are smaller than usual, air with a higher than usual pressure is very effective. The description suggests several means for purging cylinders. FIG. 26 shows more clearly the preferred low pressure purge air supply system (although it is indicated by dashed lines). The pipe 32 'and the valve 33 (shown in dashed lines in FIG. 26) pass air from the pipe 110 from the compressor 2 to the pipe 50 supplying purge air to the air chamber 51.

БУД 27, изображенный, например на фиг.26, управляет клапанами 3, 4, 5 и 6 для регулирования давления, температуры и плотности заряда, поступающего в камеры сгорания и к клапану 25, может выборочно направлять часть заряда воздуха, имеющую пониженное давление, к продувочным окнам 52 и может управлять открытием и закрытием клапана 53 и клапанов 49' для выбора необходимого режима продувки. БУД 27 может также управлять системой регулирования изменяемого состояния клапанов для регулирования времени и длительности открытия впускных 16 и выпускных клапанов 17 по отношению к степени или углу поворота коленчатого вала 20, для регулирования степени сжатия двигателя для обеспечения оптимальных рабочих параметров, а именно мощности, крутящего момента, экономии топлива, параметров топлива и требуемого режима продувки. The ECU 27, shown for example in FIG. 26, controls valves 3, 4, 5, and 6 to control the pressure, temperature, and charge density entering the combustion chambers and to valve 25, can selectively direct a portion of the air charge having a reduced pressure to purge windows 52 and can control the opening and closing of valve 53 and valves 49 'to select the desired purge mode. The ECU 27 can also control a system for controlling the variable state of valves to control the time and duration of opening of the inlet 16 and exhaust valves 17 with respect to the degree or angle of rotation of the crankshaft 20, to regulate the degree of compression of the engine to ensure optimal operating parameters, namely power, torque , fuel economy, fuel parameters and the required purge mode.

Предпочтительная работа силовых цилиндров, показанных на фиг.25, происходит следующим образом. The preferred operation of the rams shown in FIG. 25 is as follows.

После сброса и продувки цилиндра 7 последний наполнен свежим воздухом, поршень 22 перекрывает выпускные окна 52 и при своем продувочно-впускном ходе поднимается при все еще открытом выпускном клапане 17, при этом при нахождении поршня в любой точке, возможно за 120-90o до верхней мертвой точки, происходит закрытие выпускного клапана 17 для задания степени сжатия и начала сжатия, впускные клапаны 16 и 16' открываются в этот же момент времени или позднее для создания требуемых плотности и веса заряда, сжатый заряд воздуха или топливно-воздушной смеси вводится через впускной клапан 16, 16', который затем закрывается. Сжатие заряда, начинающееся при нахождении поршня в точке x, а именно в точке, где был закрыт выпускной клапан 17, продолжается со степенью сжатия, заданной рабочим объемом цилиндра, остающимся при нахождении поршня в точке x, поделенным на объем камеры сгорания. Топливо может впрыскиваться в поток дополнительного сжатого воздуха, нагнетаемого в камеру сгорания, или в предкамеру, например, изображенную на фиг.21, или непосредственно в камеру сгорания. После закрытия впускного клапана 16, 16' топливо или дополнительное количество топлива может впрыскиваться в середину вихря заряда для послойного процесса сгорания заряда или, как в двигателях с воспламенением от сжатия, непосредственно в камеру сгорания, возможно непосредственно на запальную свечу в случае наличия или отсутствия предлагаемой предкамеры, а также непрерывно во время части хода расширения для получения процесса сгорания с постоянным, в целом, давлением.After resetting and purging the cylinder 7, the latter is filled with fresh air, the piston 22 overlaps the exhaust ports 52 and, with its purge-inlet stroke, rises while the exhaust valve 17 is still open, while the piston is at any point, possibly 120-90 o to the top dead point, the exhaust valve 17 closes to set the compression ratio and compression starts, the intake valves 16 and 16 'open at the same time or later to create the required charge density and weight, compressed air or fuel-air mixture is introduced through the inlet valve 16, 16 ', which is then closed. The compression of the charge, which begins when the piston is at point x, namely, at the point where the exhaust valve 17 was closed, continues with the compression ratio specified by the displacement of the cylinder remaining when the piston is at point x divided by the volume of the combustion chamber. Fuel can be injected into the stream of additional compressed air pumped into the combustion chamber, or in the pre-chamber, for example, shown in Fig.21, or directly into the combustion chamber. After closing the intake valve 16, 16 ', fuel or additional fuel can be injected into the middle of the charge vortex for a stratified charge combustion process or, as in compression ignition engines, directly into the combustion chamber, possibly directly onto the ignition plug in the presence or absence of the proposed prechambers, as well as continuously during part of the expansion stroke to obtain a combustion process with a constant, in general, pressure.

Топливно-воздушная смесь воспламеняется свечой зажигания, от сжатия или посредством запальной свечи в точке, сочтенной наиболее эффективной, предпочтительно до достижения поршнем 22 верхней мертвой точки хода сжатия. Ход расширения поршня 22 происходит во время воздействия расширяющихся газов на поршень в направлении нижней мертвой точки. При нахождении поршня вблизи конца рабочего хода, возможно приблизительно за 40o до нижней мертвой точки, открываются продувочные окна 52, приблизительно в это же время открывается (открываются) клапан (клапаны) 17 в головке двигателя, и происходит быстрый выпуск и продувка любым из четырех способов, изображенных на фиг.27-30. В любом случае выпускные клапаны 17, 17' остаются открытыми и после прохождения поршнем нижней мертвой точки на значительную часть продувочного хода, регулирующего заряд, для установления степени сжатия двигателя.The air-fuel mixture is ignited by the spark plug, from compression or through the spark plug at the point considered the most effective, preferably until the piston 22 reaches the top dead center of the compression stroke. The stroke of the expansion of the piston 22 occurs during exposure to expanding gases on the piston in the direction of bottom dead center. When the piston is near the end of the stroke, possibly about 40 o to the bottom dead center, the purge windows 52 open, at about the same time the valve (s) 17 in the engine head opens (opens), and any of four the methods depicted in Fig.27-30. In any case, the exhaust valves 17, 17 'remain open even after the piston passes the bottom dead center to a significant part of the purge stroke that controls the charge, to establish the degree of compression of the engine.

На фиг.26 показан схематичный вид двигателя, аналогичного по конструкции и работе двигателю 10025, изображенному на фиг.25, и имеющего два компрессора, но отличающегося тем, что компрессор 1 изображен в виде ротационного компрессора Lyshoim'a, а компрессор 2 изображен в виде турбокомпрессора, и имеющего один охладитель воздуха для дополнительного компрессора, два охладителя воздуха для основного компрессора, парные коллекторы, управляющие элементы в виде заслонок, воздушные перепускные управляющие элементы и трубопроводы для различных путей прохождения воздуха. Также показан блок 27 управления двигателем (БУД), который может регулировать давление, плотность и температуру зарядного и продувочного воздуха для получения требуемых выходных параметров и характеристик выбросов двигателя. Показаны другие источники продувочного воздуха, причем предпочтительным является его подача из трубопровода 110 через трубопровод 32'. Траектории прохода воздуха показаны стрелками, при этом светлые стрелки обозначают неохлажденный сжатый воздух, а темные стрелки обозначают охлажденный более плотный воздух. Показаны также воздушные перепускные клапаны (в данном случае оба клапана закрыты), которые совместно с клапанами-заслонками (один из которых закрыт, а другой частично открыт для обеспечения возможности охлаждения части заряда) могут регулировать температуру, вес и плотность заряда, необходимые для получения самых лучших эксплуатационных характеристик двигателя.FIG. 26 shows a schematic view of an engine similar in construction and operation to the engine 100 25 shown in FIG. 25 and having two compressors, but characterized in that compressor 1 is shown as a Lyshoim rotary compressor, and compressor 2 is shown in in the form of a turbocharger, and having one air cooler for an additional compressor, two air coolers for the main compressor, paired manifolds, control elements in the form of dampers, air bypass control elements and pipelines for various ways walking air. An engine control unit (ECU) 27 is also shown, which can adjust the pressure, density, and temperature of the charging and purge air to obtain the required output parameters and emission characteristics of the engine. Other purge air sources are shown, with its supply from conduit 110 through conduit 32 'being preferred. The paths of the air passage are shown by arrows, while the light arrows indicate uncooled compressed air, and the dark arrows indicate cooled denser air. Air bypass valves are also shown (in this case, both valves are closed), which together with the shutter valves (one of which is closed and the other partially open to allow part of the charge to cool) can regulate the temperature, weight and charge density necessary to obtain the most better engine performance.

На фиг. 27 показана одна система эффективной продувки продуктов выхлопа двигателя, изображенного на фиг.25. In FIG. 27 shows one system for efficiently purging engine exhaust products of FIG. 25.

Система продувки А (фиг.27)
Сброс выхлопных газов происходит приблизительно при нахождении поршня от 40o до нижней мертвой точки до, возможно, 40-50o после нее, при этом выпускные клапаны 17 открываются приблизительно в одно время с открытием окон 52, остаются открытыми после закрытия нижних окон поршнем 22 и закрываются позже, приводя к низкой степени сжатия.
Purge System A (FIG. 27)
The exhaust gas discharge occurs when the piston is located from 40 o to the bottom dead center to, possibly 40-50 o after it, while the exhaust valves 17 open at about the same time as the windows 52 open, remain open after the lower windows are closed by the piston 22 and close later, resulting in a low compression ratio.

Продувочный воздух может подводиться от коллектора, возможно, с редукционным клапаном 25 на трубопроводе 50 или предпочтительно из трубопровода 32' от дополнительного компрессора 2 (показано штрих-пунктирной линией). В этом случае нижние окна 52 открываются незадолго до открытия выпускных клапанов 17. Сброс происходит через нижние окна 52, через нижний выпускной трубопровод и клапан 53 к главной выпускной трубе 18, в это же время или небольшое время спустя открываются выпускные клапаны 17, и сброс выхлопных газов в атмосферу происходит как через верхнюю часть цилиндра через выпускные клапаны 53 и 17, так и через выпускной коллектор 18' и трубу 18. Выпускной клапан 17 затем остается открытым в течение значительной части продувочно-впускного хода (второго такта) для дополнительной продувки, причем эта часть хода происходит при принудительном перемещении поршня. Во время этого продувочно-впускного хода выпускной клапан 17 может быть закрыт при нахождении поршня в любой точке после прохождения им первых 20% своего пути. После этого, когда цилиндр 7 заполнен свежим воздухом, выпускной клапан 17 может закрыться при нахождении поршня в любой точке, а впускной клапан 16' - открыться с поступлением сжатого воздуха, температура которого отрегулирована до величины, сочтенной надлежащей. Чем позже во время продувочно-впускного хода происходит закрытие выпускного клапана 17, тем ниже будет степень сжатия двигателя. При достаточно раннем закрытии эффективная степень сжатия может достигать 13:1 или 16:1, а при более позднем закрытии она может быть низкой и составлять 2:1. При нахождении поршня в любой точке после закрытия выпускного клапана 17 и задания степени сжатия и до достижения поршнем 22 верхней мертвой точки заряд воздуха с отрегулированными температурой, плотностью и давлением может быть введен путем открытия и последующего закрытия впускного клапана 16. Все предложенные рабочие параметры должны зависеть от требований рабочего цикла двигателей, например от требуемой мощности, кпд, соображений о выбросах и вида применяемого топлива. Purge air may be supplied from the manifold, optionally with a pressure reducing valve 25 on line 50, or preferably from line 32 'from additional compressor 2 (shown by a dashed line). In this case, the lower windows 52 open shortly before the opening of the exhaust valves 17. The discharge occurs through the lower windows 52, through the lower exhaust pipe and valve 53 to the main exhaust pipe 18, at the same time or a short time later the exhaust valves 17 open, and the exhaust gases into the atmosphere both through the upper part of the cylinder through the exhaust valves 53 and 17, and through the exhaust manifold 18 'and the pipe 18. The exhaust valve 17 then remains open for a significant part of the purge-inlet stroke (second stroke) for For more purging, and this part of the course takes place during the forced movement of the piston. During this purge-inlet stroke, the exhaust valve 17 may be closed when the piston is at any point after it has passed the first 20% of its path. After that, when the cylinder 7 is filled with fresh air, the exhaust valve 17 can close when the piston is at any point, and the intake valve 16 'can open with the flow of compressed air, the temperature of which is adjusted to the value considered appropriate. The later the exhaust valve 17 closes during the purge-inlet stroke, the lower the compression ratio of the engine will be. With a sufficiently early close, the effective compression ratio can reach 13: 1 or 16: 1, and with a later close it can be low and be 2: 1. When the piston is at any point after closing the exhaust valve 17 and setting the compression ratio and until the piston 22 reaches the top dead center, an air charge with adjusted temperature, density and pressure can be introduced by opening and then closing the intake valve 16. All proposed operating parameters must depend from the requirements of the duty cycle of engines, for example, from the required power, efficiency, considerations of emissions and the type of fuel used.

БУД 27 изображен со связями с ключевыми регулирующими клапанами двигателя, которые могут быть отрегулированы в соответствии с параметрами, информация о которых передается в БУД 27 от различных датчиков в двигателе. The ECU 27 is shown in communication with key control valves of the engine, which can be adjusted in accordance with the parameters, information about which is transmitted to the ECU 27 from various sensors in the engine.

На фиг.28 показана вторая система эффективной продувки двигателя, изображенного на фиг.25. On Fig shows a second system for efficient purging of the engine depicted in Fig.25.

Система продувки В (фиг.28)
Сброс выхлопных газов происходит только через выпускные клапаны 17, продувочный воздух подается компрессором 2 по трубопроводу 32' или в другом случае от коллекторов 13 и 14 через трубопроводы 50 после регулирующего клапана 49 и дополнительного редукционного клапана 25 в воздушную камеру 51 и через продувочные окна 52 в нижней части цилиндров 7 вверх через цилиндр 7, из выпускных клапанов 17 и через выпускную трубу 18, клапан 53 при этом закрыт. В этой системе при приближении поршня 22 к нижней мертвой точке в рабочем ходе расширения окна 52 открываются поршнем 22, и при сбросе выхлопных газов сжатый воздух вводится через все нижние окна 52 и удаляет продукты сгорания через выпускные клапаны 17, которые открываются, возможно, раньше окон 52 для выпуска выхлопных газов. Нижние окна могут быть выполнены с возможностью открытия, возможно, при нахождении поршня за 40o перед нижней мертвой точкой и закрытия при нахождении поршня в той же точке, после того как поршень начнет свой второй ход. Выпускные клапаны 17 могут оставаться открытыми и после закрытия окон 52 для облегчения продувки путем принудительного перемещения поршня 22 и для установления требуемой степени сжатия, которая определяется точкой, в которой закрываются выпускные клапаны 17.
Purge System B (FIG. 28)
The exhaust gases are discharged only through the exhaust valves 17, the purge air is supplied by the compressor 2 through the pipe 32 'or, in another case, from the manifolds 13 and 14 through the pipes 50 after the control valve 49 and the additional pressure reducing valve 25 to the air chamber 51 and through the purge windows 52 to the bottom of the cylinders 7 upward through the cylinder 7, from the exhaust valves 17 and through the exhaust pipe 18, the valve 53 is closed. In this system, when the piston 22 approaches the bottom dead center during the expansion process, the windows 52 are opened by the piston 22, and when the exhaust gases are discharged, compressed air is introduced through all the lower windows 52 and removes combustion products through exhaust valves 17 that open, possibly before the windows 52 for exhaust. The lower windows can be made with the possibility of opening, possibly when the piston is 40 o in front of the bottom dead center and closing when the piston is at the same point, after the piston starts its second stroke. The exhaust valves 17 may remain open after closing the windows 52 to facilitate purging by forcing the piston 22 to move and to establish the desired compression ratio, which is determined by the point at which the exhaust valves 17 are closed.

Во время этого хода продувки-впуска поршня 22, когда цилиндр 7 уже заполнен свежим воздухом, выпускной клапан 17 может быть закрыт при нахождении поршня в любой точке после прохождения им первых 20% своего пути. Теперь при нахождении поршня в любой точке выпускной клапан 17 может закрыться, а впускной клапан 16 может открыться для впуска сжатого до высокого давления воздуха, давление и температура которого отрегулированы до величин, определенных как надлежащие. Чем позже в ходе продувки-впуска происходит закрытие выпускного клапана 17, тем более низкой устанавливается эффективная степень сжатия двигателя. При достаточно раннем закрытии выпускного клапана 17 эффективная степень сжатия может достигать отношения 13 или 19 к 1, а при более позднем закрытии она может быть низкой и составлять 2:1. Все предлагаемые рабочие параметры должны зависеть от требований рабочего цикла двигателей, например от требуемой мощности, кпд, соображений о выбросах и вида применяемого топлива. During this purge-inlet stroke of the piston 22, when the cylinder 7 is already filled with fresh air, the exhaust valve 17 can be closed when the piston is at any point after it has passed the first 20% of its path. Now, when the piston is at any point, the exhaust valve 17 can close, and the intake valve 16 can open to let in compressed air of high pressure, the pressure and temperature of which are adjusted to the values determined as appropriate. The later the exhaust valve 17 closes during the purge-inlet, the lower the effective compression ratio of the engine. With a sufficiently early closing of the exhaust valve 17, the effective compression ratio can reach a ratio of 13 or 19 to 1, and with a later closing it can be low and be 2: 1. All proposed operating parameters should depend on the requirements of the engine operating cycle, for example, the required power, efficiency, emission considerations and the type of fuel used.

Блок 27 управления двигателем, как показано на чертеже, может применяться для регулирования различных требуемых рабочих условий при получении сигналов от различных датчиков двигателя. The engine control unit 27, as shown in the drawing, can be used to control the various required operating conditions when receiving signals from various engine sensors.

На фиг.29 показана третья система эффективной продувки двигателя, изображенного на фиг.25. On Fig shows a third system for efficient purging of the engine depicted in Fig.25.

Система продувки С (фиг.29)
В этой системе продувки запорные клапаны 49' должны быть закрыты (или клапаны 25 и 49 могут отсутствовать), нижние окна 52 открыты в атмосферу посредством клапана 53, один впускной клапан 16, ведущий от коллекторов 13 и 14 к цилиндру 7, может открываться на весьма короткое время посредством кулачка, возможно, посредством небольшого выступа на кулачке, который имеет и большой выступ (обозначенного номером 21-С позиции на фиг.11) для открытия этого же клапана при другом угле поворота кривошипа, при этом окна 52 не перекрыты поршнем 22, а выпускные клапаны 17 открыты. Воздух под высоким давлением быстро удаляет выхлопные газы в атмосферу через окна 52 и выпускные клапаны 17 и через их соответствующие выпускные трубы 18 и 18'. Впускной клапан 16 закрывается быстро, не позже момента закрытия продувочных окон 52. Выпускной клапан остается открытым для дальнейшей продувки и для снижения степени сжатия двигателя. В другом случае нижние выпускные клапаны 53 должны быть закрыты, и пока продувочные окна 52 не перекрыты поршнем 22, выпускные клапаны 17 также открываются для сброса раньше, и воздух из воздушной камеры 51, подаваемый по трубопроводу 32, поступает в окна 52 и продувает цилиндр 7 через выпускные клапаны 17.
Purge System C (FIG. 29)
In this purge system, the shutoff valves 49 'must be closed (or the valves 25 and 49 may be absent), the lower windows 52 are open to the atmosphere through the valve 53, one inlet valve 16, leading from the manifolds 13 and 14 to the cylinder 7, can open on a short time by means of a cam, possibly by means of a small protrusion on the cam, which also has a large protrusion (indicated by the position number 21-C in FIG. 11) to open the same valve at a different crank angle, while the windows 52 are not blocked by the piston 22, and exhaust valves 17 o roofed. High pressure air quickly removes exhaust gases into the atmosphere through windows 52 and exhaust valves 17 and through their respective exhaust pipes 18 and 18 '. The inlet valve 16 closes quickly, no later than the closing moment of the purge windows 52. The exhaust valve remains open for further purging and to reduce the degree of compression of the engine. In another case, the lower exhaust valves 53 must be closed, and while the purge ports 52 are not blocked by the piston 22, the exhaust valves 17 also open to discharge earlier, and the air from the air chamber 51 supplied through the pipe 32 enters the windows 52 and blows the cylinder 7 through the exhaust valves 17.

Во время этого хода продувки-впуска выпускной клапан 17 закрывается при нахождении поршня 22 в любой точке после прохождения им первых 20% своего пути. При нахождении поршня в любой точке после закрытия выпускных клапанов 17 при заполненном свежим воздухом цилиндре 7 и при установленной степени сжатия, а также до достижения поршнем 22 верхней мертвой точки дополнительный заряд воздуха с отрегулированной температурой, плотностью и давлением впускается, когда это требуется, путем открытия второго впускного клапана 16 и/или посредством другого выступа 21-С на том же кулачке (номер 21-С позиции на фиг. 11), открывающего тот же впускной клапан еще раз. Все предложенные рабочие параметры должны зависеть от требований рабочего цикла двигателя, например от требуемой мощности, кпд, соображений о выбросах и от вида применяемого топлива. Чем позже в ходе продувки-впуска происходит закрытие выпускного клапана 17, тем устанавливается более низкая степень сжатия двигателя. При достаточно раннем закрытии эффективная степень сжатия может достигать 13:1 или 22:1, а при более позднем закрытии она может быть низкой и составлять 2:1. During this purge-inlet stroke, the exhaust valve 17 closes when the piston 22 is at any point after it has passed the first 20% of its path. When the piston is at any point after closing the exhaust valves 17 with the cylinder 7 filled with fresh air and with the set compression ratio, and also until the piston 22 reaches its top dead center, an additional charge of air with adjusted temperature, density and pressure is introduced, when required, by opening the second inlet valve 16 and / or through another protrusion 21-C on the same cam (position number 21-C in FIG. 11), opening the same inlet valve again. All proposed operating parameters should depend on the requirements of the engine's operating cycle, for example, the required power, efficiency, emission considerations, and the type of fuel used. The later during the purge-inlet the exhaust valve 17 closes, the lower the compression ratio of the engine. With a sufficiently early close, the effective compression ratio can reach 13: 1 or 22: 1, and with a later close it can be low and be 2: 1.

Блок управления двигателем может регулировать все необходимые параметры двигателя. The engine control unit can adjust all the necessary engine parameters.

На фиг. 30 показана четвертая система эффективной продувки двигателя, изображенного на фиг.25. In FIG. 30 shows a fourth effective purge system of the engine of FIG. 25.

Система продувки D (фиг.30)
В этой системе сброс выхлопных газов происходит через верхние выпускные клапаны 17 и через часть нижних продувочных окон 52', открывающихся непосредственно перед достижением поршнем нижней мертвой точкой, возможно приблизительно за 40o до нее, одновременно с открытием верхних выпускных клапанов или сразу после него. В момент открытия окон 52' или через небольшой промежуток времени после этого выпускные клапаны 17 также открываются, или клапан 53, ведущий к нижней выпускной трубе 18, уже открыт, и сброс выхлопных газов происходит на протяжении приблизительно последующих 40o после нижней мертвой точки с нагнетанием продувочного воздуха по меньшей мере через одно из окон 52", выполненное с возможностью поступления сжатого воздуха из воздушной камеры 55, питаемой по трубопроводу 32' или 50, при этом окна 52' не перекрыты поршнем 22, а давление в цилиндре 7 упало ниже давления воздушной камеры 55. После закрытия окон 52' выпускные клапаны 17 остаются открытыми на протяжении значительной части хода продувки-впуска (второго такта) поршня 22 для дополнительной продувки путем принудительного перемещения и для установления низкой степени сжатия.
Purge System D (FIG. 30)
In this system, exhaust is discharged through the upper exhaust valves 17 and through a portion of the lower purge windows 52 ', which open immediately before the piston reaches the bottom dead center, possibly approximately 40 o before it, simultaneously with the opening of the upper exhaust valves or immediately after it. At the moment the windows 52 'are opened or after a short period of time thereafter, the exhaust valves 17 also open, or the valve 53 leading to the lower exhaust pipe 18 is already open, and the exhaust gases are discharged for approximately 40 ° after the bottom dead center with injection purge air through at least one of the windows 52 ", configured to receive compressed air from the air chamber 55 fed through a pipe 32 'or 50, while the windows 52' are not blocked by the piston 22, and the pressure in the cylinder 7 has dropped below yes the phenomena of the air chamber 55. After closing the windows 52 ', the exhaust valves 17 remain open for a significant part of the purge-inlet (second stroke) stroke of the piston 22 for additional purging by forced movement and to establish a low compression ratio.

Во время хода продувки-впуска, когда цилиндр 7 заполнен свежим воздухом, выпускной клапан 17 может быть закрыт при нахождении поршня в любой точке после прохождения им приблизительно первых 20% своего пути. После этого при нахождении поршня в любой точке выпускной клапан 17 может закрыться с установлением степени сжатия, а впускной клапан 16 может открыться для впуска дополнительного сжатого заряда воздуха, температура и давление которого отрегулированы до величин, определенных как надлежащие. Чем позже в ходе продувки-впуска происходит закрытие выпускного клапана 17, тем ниже устанавливается степень сжатия двигателя. При достаточно раннем закрытии эффективная степень сжатия может достигать 13:1 или 22:1, а при более позднем закрытии она может быть низкой и составлять 2:1. Все предлагаемые рабочие параметры должны зависеть от требований рабочего цикла двигателя, например от требуемой мощности, кпд, соображений о выбросах и от вида применяемого топлива, и могут регулироваться блоком управления двигателем, который получает сигналы о параметрах в конкретных участках двигателя. During the purge-inlet stroke, when the cylinder 7 is filled with fresh air, the exhaust valve 17 may be closed when the piston is at any point after it has traveled approximately the first 20% of its path. After that, when the piston is at any point, the exhaust valve 17 can close with the compression ratio set, and the intake valve 16 can open to let in an additional compressed air charge, the temperature and pressure of which are adjusted to the values determined as appropriate. The later during the purge-inlet the exhaust valve 17 closes, the lower the compression ratio of the engine. With a sufficiently early close, the effective compression ratio can reach 13: 1 or 22: 1, and with a later close it can be low and be 2: 1. All proposed operating parameters should depend on the requirements of the engine operating cycle, for example, on the required power, efficiency, emission considerations and the type of fuel used, and can be regulated by the engine control unit, which receives signals about the parameters in specific sections of the engine.

На фиг.31 показан схематичный вид другого варианта выполнения, в котором электродвигатель 34 предпочтительно приводит в движение воздушные компрессоры двигателя, аналогичного изображенному на фиг.25. FIG. 31 is a schematic view of another embodiment in which the electric motor 34 preferably drives motor air compressors similar to that shown in FIG. 25.

На фиг.32 показан схематичный вид двухтактного двигателя, изображенного на фиг. 25 и 26 и имеющего только один компрессор 1 для подачи как продувочного, так и зарядного воздуха. На чертеже также показан клапан-заслонка 3 и воздушный перепускной клапан 4, клапаны 16 и 17, регулирующие продувочный и зарядный воздух, клапаны 53 и 53' для выпуска выхлопных газов из нижних окон 52 цилиндра через выпускную трубу 18 в атмосферу. Таким образом, двигатель, изображенный на фиг.32, способен реализовывать все возможности, описанные для двигателей, изображенных на фиг.25-30 и 32. На чертеже также показан блок 27 управления двигателем (БУД) и связи с различными клапанами для управления температурой, плотностью, весом и давлением зарядного и продувочного воздуха и траекториями продувочного воздуха для достижения требуемых от двигателя результатов. Стрелками показаны возможные пути нагретого воздуха (светлые стрелки) и охлажденного воздуха (темные стрелки), а также зарядного воздуха с прохождением его через клапан 4 для регулирования давления, плотности, веса и температуры воздуха для получения оптимальных рабочих параметров двигателя. FIG. 32 is a schematic view of the two-stroke engine of FIG. 25 and 26 and having only one compressor 1 for supplying both purge and charge air. The drawing also shows a flap valve 3 and an air bypass valve 4, valves 16 and 17, regulating the purge and charge air, valves 53 and 53 'for the exhaust gas from the lower windows 52 of the cylinder through the exhaust pipe 18 into the atmosphere. Thus, the engine shown in FIG. 32 is capable of realizing all the possibilities described for the engines shown in FIGS. 25-30 and 32. The drawing also shows the engine control unit (ECU) 27 and communication with various valves for controlling the temperature, the density, weight and pressure of the charging and purge air and the paths of purge air to achieve the results required by the engine. The arrows show the possible paths of heated air (light arrows) and cooled air (dark arrows), as well as charging air with its passage through valve 4 to control the pressure, density, weight and temperature of the air to obtain optimal engine operating parameters.

Двигатель 10033, изображенный на фиг.33
На фиг.33 показан шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в котором часть цилиндров 62-65 применяются для выработки энергии, а два цилиндра, 66 и 67, применяются для сжатия воздуха, необходимого для работы двигателя. Компрессор 57 наддува, в этом случае предпочтительно имеющий конструкцию Lysholm'a, применяется для повышения давления атмосферного воздуха, получаемого через воздушный впуск 8', перед поступлением воздуха в цилиндры 66 и 67 компрессора. Клапан-заслонка 3' и воздушный перепускной клапан 4', когда они оба открыты, обеспечивают рециркуляцию заряда воздуха назад через компрессор 57 для уменьшения работы компрессора и понижения плотности заряда воздуха для работы с низкой нагрузкой. Когда клапан 4' закрыт, клапан-заслонка 3' может открываться или закрываться для подачи заряда воздуха соответственно охлажденного или неохлажденного к цилиндрам для управления температурой сгорания и температурой для получения оптимальных рабочих параметров.
The engine 100 33 shown in Fig.33
On Fig shows a six-cylinder internal combustion engine, in which part of the cylinders 62-65 are used to generate energy, and two cylinders, 66 and 67, are used to compress the air necessary for the operation of the engine. The supercharger compressor 57, in this case preferably having the Lysholm design, is used to increase the pressure of the atmospheric air received through the air inlet 8 'before the air enters the compressor cylinders 66 and 67. The damper valve 3 'and the air bypass valve 4', when both are open, recirculate the air charge back through the compressor 57 to reduce compressor operation and lower the air charge density for low load operation. When the valve 4 'is closed, the damper valve 3' can be opened or closed to supply a charge of air respectively cooled or not cooled to the cylinders to control the combustion temperature and temperature to obtain optimal operating parameters.

Вторая ступень сжатия передается от цилиндров 66 и 67 сжатия через трубопроводы 201, 202 к клапану-заслонке 4", который в закрытом положении направляет сжатый заряд через трубопровод 204, охладитель 11 и трубопровод 205 к коллектору 58' двигателя в охлажденном состоянии. При открытом положении клапан-заслонка 4" направляет заряд воздуха, минуя охладитель 11, через трубопроводы 203 и 205 к силовым цилиндрам без охлаждения. The second compression stage is transmitted from compression cylinders 66 and 67 through pipelines 201, 202 to a 4 ″ flap valve, which in the closed position directs the compressed charge through conduit 204, cooler 11, and conduit 205 to the engine manifold 58 ′ in a cooled state. a 4 "flap valve directs the air charge, bypassing the cooler 11, through pipelines 203 and 205 to the power cylinders without cooling.

Ввиду того что распределительный вал установлен с возможностью вращения со скоростью, вдвое меньшей, чем скорость вращения коленчатого вала, двигатель 10033 работает по четырехтактному циклу с низкой степенью сжатия, увеличенной степенью расширения и высоким средним эффективным давлением в цилиндре, когда он работает способом, описанным для двигателя 1003, изображенного на фиг.3.Due to the fact that the camshaft is mounted to rotate at a speed half that of the crankshaft, the engine 100 33 operates on a four-cycle cycle with a low compression ratio, increased expansion ratio and high average effective pressure in the cylinder when it operates in the manner described for the engine 100 3 shown in Fig.3.

В другом случае двигатель, изображенный на фиг.33, в котором по меньшей мере один цилиндр работает как компрессорный цилиндр и в котором распределительный вал установлен с возможностью вращения со скоростью, равной скорости вращения коленчатого вала, работает по двухтактному циклу с низкой степенью сжатия, высоким средним эффективным давлением в цилиндре и увеличенной степенью расширения, когда он работает способом, описанным для двигателей, изображенных на фиг.8, 9 и 11. In another case, the engine of FIG. 33, in which at least one cylinder acts as a compressor cylinder and in which the camshaft is rotatably mounted at a speed equal to that of the crankshaft, operates in a two-stroke cycle with a low compression ratio, high average effective pressure in the cylinder and an increased degree of expansion when it works in the manner described for the engines depicted in Figs. 8, 9 and 11.

Как показано на фиг.33, в любом из приведенных в описании предлагаемых двигателей может быть получена дополнительная экономия топлива путем применения экономайзера, выполненного в виде компрессорного воздушного тормоза-замедлителя. Для рассмотрения указанного тормоза-замедлителя шестицилиндровый двигатель 10033 представляет собой любой из предлагаемых двигателей, в которых применяется полученный при внешнем сжатии сжатый воздух (фиг.1-33) либо для подвода зарядного воздуха целиком, либо для повышения параметров двигателя. Тормоз-замедлитель, показанный на чертеже, имеет компрессор 57А, функционально присоединенный к приводному валу транспортного средства (не показано) или присоединенный через зубчатую передачу к коленчатому валу 20 двигателя, и накапливает энергию, выделенную при торможении или при движении под уклон, причем эта энергия используется для подачи сжатого воздуха к силовым цилиндрам двигателя через передающий коллектор 58. Такой экономайзер соединен с воздушным резервуаром 59, и, когда давление воздуха в резервуаре экономайзера достаточно высокое для применения в силовых цилиндрах двигателя, компрессор двигателя может быть отсоединен, возможно посредством муфты, или нагнетаемый компрессором (компрессорами) воздух может быть перепущен назад на вход компрессора (компрессоров), так что при этом отсутствует необходимость в совершении компрессором работы сжатия. Предохранительный клапан 60 препятствует чрезмерному подъему давления в резервуаре 59. Клапан 61 (в этом варианте выполнения выполненный в виде реверсивного запорного клапана) обеспечивает возможностью передачи воздуха из резервуара к коллектору, когда давление в резервуаре 59 выше давления в передающем коллекторе 58 и если требуется подвод воздуха. В случае наличия в конструкции двигателя компрессорных цилиндров каждый из них может быть путем закрытия впускного клапана переведен на холостой ход на время работы резервного источника воздуха так, что компрессор (компрессоры) не будут выполнять полезную работу до тех пор, пока давление в коллекторе и резервуаре не упадет ниже рабочих величин. Известно несколько систем блокирования клапанов цилиндров, некоторые из которых упомянуты выше.As shown in FIG. 33, in any of the proposed engines description, additional fuel economy can be obtained by using an economizer made in the form of a compressor air brake retarder. To consider the specified retarder, the six-cylinder engine 100 33 is any of the proposed engines that use compressed air obtained with external compression (Figs. 1-33) either to supply the entire charge air, or to increase the engine parameters. The retarder shown in the drawing has a compressor 57A operatively connected to the drive shaft of the vehicle (not shown) or connected via a gear to the crankshaft 20 of the engine, and accumulates the energy released during braking or when driving downhill, this energy it is used to supply compressed air to the engine cylinders through the transfer manifold 58. Such an economizer is connected to the air reservoir 59, and when the air pressure in the economizer reservoir is high enough For use in engine power cylinders, the engine compressor can be disconnected, possibly by means of a coupling, or the air pumped by the compressor (s) can be transferred back to the input of the compressor (s), so that there is no need for the compressor to perform compression work. The safety valve 60 prevents excessive pressure buildup in the reservoir 59. The valve 61 (in this embodiment, made in the form of a reversible shut-off valve) allows air to be transferred from the reservoir to the manifold when the pressure in the reservoir 59 is higher than the pressure in the transfer manifold 58 and if air supply is required . If there are compressor cylinders in the engine design, each of them can be idled by closing the intake valve while the backup air source is operating so that the compressor (s) will not perform useful work until the pressure in the manifold and reservoir will fall below operating values. Several cylinder valve blocking systems are known, some of which are mentioned above.

В другом варианте выполнения компрессор 57А исключен, а резервуар 59 для накопления воздуха применяется для хранения излишков воздуха, сжатого компрессорными цилиндрами двигателя во время торможения и движения под уклон. В этом случае клапан 61 является двусторонним клапаном, а блокирующий клапан 70 расположен в коллекторе 58 между цилиндром (цилиндрами) 66, 67 и рабочими цилиндрами 62-65. Во время движения под уклон или при торможении блокирующий клапан 70 между компрессорным и рабочим цилиндрами предпочтительно закрыт, силовые цилиндры 62-65 не вырабатывают мощность, а двусторонний клапан 61 применяется для отвода воздуха, сжатого компрессорным цилиндром (цилиндрами), в резервуар 59. In another embodiment, compressor 57A is omitted, and air storage tank 59 is used to store excess air compressed by engine compressor cylinders during braking and downhill driving. In this case, the valve 61 is a two-way valve, and the blocking valve 70 is located in the manifold 58 between the cylinder (s) 66, 67 and the working cylinders 62-65. When driving downhill or when braking, the blocking valve 70 between the compressor and slave cylinders is preferably closed, the power cylinders 62-65 do not generate power, and the two-way valve 61 is used to vent the air compressed by the compressor cylinder (s) into the reservoir 59.

При необходимости в нормальной работе двигателя блокирующий клапан 70 между компрессорными и расширяющими цилиндрами открыт, а клапан 61 закрыт. Во время работы по резервированию воздуха оба клапана 70 и 61 открыты. При необходимости цилиндр (цилиндры) 66, 67 могут не производить работу во время режима работы по резервированию воздуха, как описано выше. Кроме того, подавать сжатый воздух в резервуар может также тормоз Джейкоба (известный тормоз-замедлитель). If necessary for normal engine operation, the blocking valve 70 between the compressor and expansion cylinders is open, and the valve 61 is closed. During air reserve operation, both valves 70 and 61 are open. If necessary, the cylinder (s) 66, 67 may not perform work during the air reservation mode of operation, as described above. In addition, the Jacob brake (known retarder) can also supply compressed air to the tank.

Работа двигателя с подводом резервного воздуха повышает среднее эффективное давление двигателя, при этом на 20% повышается мощность и кпд при одновременном снижении загрязняющих выбросов при работе двигателя на резервном воздухе. The operation of the engine with the supply of reserve air increases the average effective pressure of the engine, while the power and efficiency increases by 20% while reducing polluting emissions when the engine is running in reserve air.

Эта особенность дает дополнительную экономию энергии, особенно при интенсивном движении транспортного потока или при движении по холмистой местности. Например, двигатель, развивающий мощность 100 л.с. (74,6 КВт), тратит 12,7 фунтов воздуха в минуту (5,76 кг/мин). Таким образом, если энергия торможения сохраняется в сжатом воздухе в резервуаре 59, то во время остановок и движения под уклон может быть накоплен и сохранен сжатый воздух, достаточный для его подачи в течение 10-15 минут. Когда давление в резервуаре 59 падает ниже уровня, необходимого для эффективной работы, используется электромагнит (не показан) для приведения в рабочее состояние клапанов компрессионных цилиндров, и эти цилиндры (вместе с компрессором наддува, если это необходимо) начинают сжимать заряд воздуха, необходимый для двигателя. This feature provides additional energy savings, especially with heavy traffic flow or when driving on hilly terrain. For example, an engine developing 100 horsepower. (74.6 kW), spends 12.7 pounds of air per minute (5.76 kg / min). Thus, if the braking energy is stored in the compressed air in the tank 59, then during stops and moving downhill, compressed air sufficient to supply it for 10-15 minutes can be accumulated and stored. When the pressure in the reservoir 59 drops below the level necessary for efficient operation, an electromagnet (not shown) is used to bring the valves of the compression cylinders into operation, and these cylinders (together with the boost compressor, if necessary) begin to compress the air charge necessary for the engine .

С применением резервуара 59 двигатель не нуждается в подъеме давления для его пуска и сразу же, как только вал достаточно повернется, чтобы открыть впускной клапан, сжатый воздух и топливо поступят и будут воспламенены, осуществляя мгновенный запуск. Кроме того, сжатый воздух посредством этих средств запуска может быть использован для вращения двигателя путем открытия впускных клапанов в расширяющих цилиндрах раньше, чем обычно, для начала вращения и воспламенения, как это обычно имеет место в больших дизелях, исключая таким образом необходимость в стартере. В другом варианте выполнения сжатый воздух может применяться для зарядки "гидростартера" для проворачивания коленчатого вала двигателя, как это имеет место в некоторых дизелях, предназначенных для работы в тяжелых условиях. With the use of reservoir 59, the engine does not need to increase the pressure to start it and immediately, as soon as the shaft is turned enough to open the inlet valve, compressed air and fuel will enter and will be ignited, making an instant start. In addition, compressed air through these starting means can be used to rotate the engine by opening the intake valves in the expansion cylinders earlier than usual to start rotation and ignition, as is usually the case with large diesels, thus eliminating the need for a starter. In another embodiment, compressed air can be used to charge a "hydrostarter" to crank the engine, as is the case in some diesels designed to operate in harsh conditions.

В другом, более предпочтительном варианте выполнения резервный воздух в резервуаре 59 дополнительно применяется для вращения двигателя для обеспечения транспортному средству, такому как автобус, возможности отъезда от остановки и работы без топлива на протяжении 30-60 секунд или более, то есть на то время, когда происходят наибольшие загрязняющие выбросы при работе автобусов или часто останавливающихся транспортных средствах, применяемых для доставки различных грузов. In another, more preferred embodiment, the backup air in the reservoir 59 is additionally used to rotate the engine to provide a vehicle, such as a bus, with the possibility of leaving the station and running without fuel for 30-60 seconds or more, that is, at a time when the largest polluting emissions occur during the operation of buses or frequently stopping vehicles used to deliver various cargoes.

Варианты выполнения, в которых сжатый воздух поступает от удаленного источника
На фиг.34 показан схематичный вид двигателя 100, соответствующего другому варианту выполнения изобретения, с внешней подачей заряда воздуха для судовых, тепловозных, стационарных или применяемых для выработки электрической энергии двигателей или любых других применений предлагаемых двигателей с постоянными или переменными нагрузкой и скоростью вращения, которые имеют достаточное количество электрической энергии или доступный сбрасываемый или стравливаемый сжатый воздух. Изображенный на фиг.34 удаленный воздушный компрессор 35 с электроприводом предпочтительно по меньшей мере с одной охлаждаемой ступенью сжатия предпочтительно подает заряд воздуха отрегулированной температуры (при необходимости как высокого, так и низкого давления) по меньшей мере для одного предлагаемого двигателя. Заряд воздуха, отрегулированный по температуре и давлению, подается по трубопроводу 15АЕ от компрессора 35 непосредственно к коллекторам 13 и 14. Во впускной трубопровод 9 двигателя, изображенный, например, на фиг.4, или в трубопроводы 32 низкого давления других предлагаемых двигателей поступает атмосферный воздух или воздух низкого давления из трубопровода 15ВЕ низкого давления от компрессора 35.
Embodiments in which compressed air comes from a remote source
On Fig shows a schematic view of an engine 100, corresponding to another variant embodiment of the invention, with an external supply of air charge for marine, diesel, stationary or used to generate electrical energy for engines or any other applications of the proposed engines with constant or variable load and rotation speed, which have sufficient electrical energy or available discharged or bleed compressed air. 34, the electrically driven remote air compressor 35, preferably with at least one refrigerated compression stage, preferably delivers a charge of regulated temperature (if necessary both high and low pressure) for at least one engine of the invention. The air charge, adjusted for temperature and pressure, is supplied through a pipe 15AE from the compressor 35 directly to the manifolds 13 and 14. In the intake manifold 9 of the engine, shown, for example, in figure 4, or in the low pressure pipes 32 of the other proposed engines, atmospheric air or low pressure air from the low pressure line 15BE from the compressor 35.

Другой изображенный на фиг.34 вариант выполнения устройства для подачи обеспечивающего сгорание зарядного воздуха для любого из предлагаемых двигателей 100 выполнен с возможностью подвода зарядного воздуха от трубопровода 15AR, запитываемого сбрасываемым или стравливаемым воздухом, получаемым в технологических процессах. Подача воздуха происходит либо с одним, либо с двумя уровнями давления. Более низкое давление при необходимости предпочтительно подается путем падения давления в основном подводящем трубопроводе 15AR для сбрасываемого воздуха с редукционным клапаном (25а, ведущим к трубопроводу 15BR низкого давления). Данное устройство аналогично устройству трубопроводов 15-А, 15-В и клапана 25, изображенных, например, на фиг.5, при этом трубопровод 15-А является аналогом подводящего трубопровода 15AR, проходящего от источника сбрасываемого воздуха, а трубопровод 15-В является аналогом трубопровода 15BR, изображенного на фиг.34. Another embodiment of the device shown in FIG. 34 for supplying combustion air for any of the proposed engines 100 is configured to supply charging air from a pipeline 15AR fed with discharged or bleed air obtained in technological processes. Air supply occurs with either one or two pressure levels. The lower pressure, if necessary, is preferably supplied by means of a pressure drop in the main supply line 15AR for venting air with a pressure reducing valve (25a leading to the low pressure line 15BR). This device is similar to the device of pipelines 15-A, 15-B and valve 25, shown, for example, in figure 5, while the pipe 15-A is an analogue of the supply pipe 15AR passing from the source of discharged air, and the pipe 15-B is an analog pipeline 15BR depicted in Fig.34.

Применение сжатого воздуха от удаленного источника, являющегося либо сбрасываемым воздухом, либо воздухом от компрессора 35, исключает необходимость в промежуточных охладителях 10, 11, 12 компрессоров 1 и 2 двигателя, в некоторых трубопроводах и клапанах 3, 4, 5, 6 оборудования, подводящего зарядный воздух, обеспечивая приведение воздуха в требуемое состояние во время или после процесса сжатия (но перед впуском воздуха в коллекторы 13, 14). Таким образом, оборудование различных вариантов выполнения двигателя 100, изображенных на различных чертежах, предпочтительно сведено к позициям с индексами А, В и С, изображенным штрих-пунктирными линиями на всех чертежах. Зарядный воздух из какого-либо указанного выше удаленного источника предпочтительно подается в двигатели непосредственно у коллекторов 13 и 14, а в соответствующих вариантах выполнения воздух низкого давления от внешнего источника подается в трубопровод 32, как показано на фиг.34. The use of compressed air from a remote source, which is either discharged air or air from compressor 35, eliminates the need for intercoolers 10, 11, 12 of engine compressors 1 and 2, in some pipelines and valves 3, 4, 5, 6 of equipment supplying charging air, ensuring the bringing of air to the required state during or after the compression process (but before the air inlet to the manifolds 13, 14). Thus, the equipment of the various embodiments of the engine 100 depicted in the various drawings is preferably reduced to the positions with indices A, B, and C shown by dashed lines in all the drawings. Charging air from any of the aforementioned remote sources is preferably supplied to the engines directly at the manifolds 13 and 14, and in respective embodiments, low pressure air from an external source is supplied to a pipe 32, as shown in FIG. 34.

В двигателях с получением заряда воздуха от удаленных источников топливо может образовывать топливно-воздушную смесь перед сжатием и может впрыскиваться в корпус дросселя, через окна или непосредственно в цилиндр. In engines receiving air charge from remote sources, fuel can form a fuel-air mixture before compression and can be injected into the throttle body, through windows or directly into the cylinder.

К вопросу о регулировании величины загрязнений
На фиг.2 и 4-С показан способ дальнейшего снижения загрязняющих выбросов в любом из вариантов выполнения предлагаемого двигателя, который включает повторное сгорание части выхлопных газов, когда и если это требуется. В четырехтактных двигателях, изображенных на фиг.1-3, и в двухтактных двигателях, изображенных на прилагаемых к описанию чертежах и имеющих один впуск для воздуха, выпускной (выпускные) трубопровод(ы) 18 имеет (имеют) отводной трубопровод 202 (см. фиг.2), ведущий от окна 206 в стенке выпускного трубопровода 18 к окну 204 в стенке впускного трубопровода 8. Дозирующий клапан 201 расположен во впускном окне 204 и выполнен с возможностью выборочного ограничения потока свежего воздуха в трубопровод 8 с открытием в то же время окна 204, ведущего к выпускному трубопроводу, с выборочным обеспечением возможности впуска выхлопных газов во впускной трубопровод 8. Этот клапан является регулируемым и приводится в действие механически, электрически или путем разрежения и электромагнита и предпочтительно управляется блоком управления двигателя (БУД) или блоком 144 управления, изображенным на фиг.35 и 36. Это обеспечивает возможность повторного сгорания части выхлопных газов, процентную величину которой регулируют посредством блока управления двигателем в соответствии с сигналами различных датчиков, таких как кислородные датчики, расположенные в различных ключевых точках двигателя. Выхлопные газы, проходящие через трубопровод 202, могут быть охлаждены до достижения ими впускного трубопровода 8 либо посредством дополнительных охлаждающих ребер 202а, либо путем прохода через дополнительный промежуточный охладитель (не показан).
On the issue of regulation of pollution
Figure 2 and 4-C shows a method for further reducing pollutant emissions in any of the embodiments of the proposed engine, which includes the re-combustion of the exhaust gases, when and if required. In the four-stroke engines depicted in FIGS. 1-3, and in the two-stroke engines depicted in the accompanying drawings and having one air inlet, the exhaust pipe (s) 18 has (have) a discharge pipe 202 (see FIG. .2), leading from a window 206 in the wall of the exhaust pipe 18 to a window 204 in the wall of the inlet pipe 8. The metering valve 201 is located in the inlet window 204 and is configured to selectively restrict the flow of fresh air into the pipe 8 while opening the window 204 at the same time. leading to the exhaust pipe wire, optionally allowing exhaust gases to enter the intake pipe 8. This valve is adjustable and is actuated mechanically, electrically, or by vacuum and an electromagnet, and is preferably controlled by an engine control unit (ECU) or control unit 144 shown in FIG. 35 and 36. This makes it possible to re-burn part of the exhaust gases, the percentage of which is regulated by the engine control unit in accordance with the signals of various sensors, x like oxygen sensors located at various key points in the engine. Exhaust gases passing through conduit 202 can be cooled until they reach inlet conduit 8, either through additional cooling fins 202a, or by passing through an additional intercooler (not shown).

Как показано на фиг.4С, в двигателях, имеющих только один впускной трубопровод для атмосферного воздуха, но имеющий различные трубопроводы и пути поступления воздуха, такие как трубопроводы 15-А и 15-С, изображенные на фиг. 4В, отводной трубопровод 202', ведущий от выпускного трубопровода 18, разделен на два участка 203а, 203b отводного трубопровода, каждый из которых имеет дозирующий клапан 209а, 209b, работающий с возможностью выборочной подачи выхлопных газов либо к обоим впускным клапанам 16-В (через трубопровод 9 и в конечном итоге через трубопровод 15-С) и 16-А (посредством трубопроводов 8 и 15-А), либо к одному из них. Каждый дозирующий клапан 209а, 209b обеспечивает возможность частичного впуска выхлопных газов в соответствующее окно или прекращения такого впуска, в то же время, если это необходимо, ограничивая поступление свежего воздуха. Выхлопные газы могут быть охлаждены посредством дополнительных ребер 202а, расположенных на трубопроводе 202' и/или 203а, 203b и 203с, или путем их пропуска через дополнительный промежуточный охладитель (не показан) до ввода этих газов во впускные трубопроводы двигателя. As shown in FIG. 4C, in engines having only one inlet duct for atmospheric air but having different ducts and air intake paths, such as ducts 15-A and 15-C shown in FIG. 4B, the exhaust pipe 202 'leading from the exhaust pipe 18 is divided into two sections of the exhaust pipe 203a, 203b, each of which has a metering valve 209a, 209b that can selectively supply exhaust gases or to both inlet valves 16-B (through pipeline 9 and ultimately through pipeline 15-C) and 16-A (via pipelines 8 and 15-A), or to one of them. Each metering valve 209a, 209b allows the partial intake of exhaust gases into the corresponding window or termination of such an intake, at the same time, if necessary, restricting the flow of fresh air. The exhaust gases can be cooled by means of additional fins 202a located on the pipeline 202 'and / or 203a, 203b and 203c, or by passing them through an additional intercooler (not shown) before these gases are introduced into the engine intake pipes.

В другом варианте выполнения, показанном штрих-пунктирными линиями на фиг.4С, один отводной участок 203а трубопровода отклонен (номер 203с позиции на фиг.4С) непосредственно к трубопроводу 15-С и снабжен в месте их соединения дозирующим клапаном 209с. In another embodiment, shown by dashed lines in FIG. 4C, one branch pipe section 203a is rejected (position number 203c in FIG. 4C) directly to the pipe 15-C and provided with a metering valve 209c at their junction.

В двигателях, изображенных на фиг.4 и 7, имеющих парные впуски 8, 9 для атмосферного воздуха, применено устройство, аналогичное изображенному на фиг.4С, тем не менее, понятно, что трубопровод 8 открыт в атмосферу. In the engines depicted in FIGS. 4 and 7 having paired inlets 8, 9 for atmospheric air, a device similar to that shown in FIG. 4C is used, however, it is understood that the pipe 8 is open to the atmosphere.

В любых двигателях, имеющих парные впускные трубопроводы для воздуха или парные пути прохождения воздуха, по меньшей мере в одной из трех точек может быть введена часть выхлопных газов в любом необходимом количестве, а регулирование этого ввода для улучшения управления параметрами сгорания и выбросов предпочтительно осуществляется блоком управления двигателем. In any engines having paired air inlet pipelines or paired air passageways, at least one of the three points can be injected with a portion of the exhaust gases in any necessary quantity, and the regulation of this input is preferably carried out by the control unit engine.

Особенность в виде повторного сгорания представляет особое значение при работе на дизельном топливе. The re-combustion feature is of particular importance when operating on diesel fuel.

Двигатели с постоянной нагрузкой и постоянной скоростью вращения
Тогда как большая часть предшествующего описания характеризует варианты выполнения, представляющие предлагаемые двигатели, оптимизированные для рабочих циклов транспортных средств (судов, грузовиков-тягачей, автобусов, автомобилей, танков, поездов и самолетов), и описывает системы и способы изменения мощности, крутящего момента и скорости вращения, настоящее изобретение находит полезное применение для достижения высокой мощности и большого крутящего момента, в то же время сохраняя оптимальную экономию топлива и небольшие загрязняющие выбросы и в менее сложных двигателях, таких как, например, двигатели для работы при постоянной нагрузке и с постоянной скоростью вращения. На фиг.35 и 36 показаны другие варианты выполнения настоящего изобретения, которые представляют такие двигатели (например для производства электрической энергии, а также для других стационарных или промышленных применений двигателя, например для насосов и компрессоров), оснащенных в соответствии с принципами настоящего изобретения.
Constant Load Motors with Constant Speed
While most of the preceding description characterizes the embodiments representing the proposed engines, optimized for the operating cycles of vehicles (ships, tractor trucks, buses, cars, tanks, trains and aircraft), and describes systems and methods for changing power, torque and speed rotation, the present invention finds useful applications to achieve high power and high torque, while maintaining optimal fuel economy and low pollution e emissions and less sophisticated motors, such as motors for operation at a constant load and constant speed. FIGS. 35 and 36 show other embodiments of the present invention that represent such engines (for example, for producing electric energy, as well as for other stationary or industrial applications of the engine, for example for pumps and compressors) equipped in accordance with the principles of the present invention.

Двигатель системы 100, изображенной на фиг.35
На фиг. 35 показан схематичный вид двигателя, представляющего любой четырех- или двухтактный предлагаемый двигатель, оснащенный для работы с постоянной нагрузкой и постоянной скоростью. Основные компоненты двигателя 100, такие как компрессоры 1, 2 и дополнительные промежуточные охладители 10, 11, 12 (изображены штрих-пунктирными линиями) и связанные с ними необходимые трубопроводы предпочтительно выполнены для получения оптимальных рабочих параметров и имеют только основные компоненты. Различные элементы управления, клапаны-заслонки, воздушные перепускные клапаны и связанные с ними перепускные трубопроводы, такие как в описанных выше вариантах выполнения, предпочтительно исключены для снижения веса, стоимости, а также для упрощения эксплуатации. На фиг.35 показан двигатель 100, оснащенный первым дополнительным компрессором 1 и вторым дополнительным компрессором 2, дополнительными промежуточными охладителями 10, 11, 12 (изображены штрих-пунктирными линиями) и соединительными трубопроводами, причем работа всех компонентов понятна из приведенного выше подробного описания, и имеющий две ступени предварительного сжатия зарядного воздуха, охлажденного на промежуточной стадии или адиабатически сжатого.
The engine of the system 100 shown in FIG.
In FIG. 35 is a schematic view of an engine representing any four- or two-stroke engine of the invention, equipped to operate with constant load and constant speed. The main components of the engine 100, such as compressors 1, 2 and additional intercoolers 10, 11, 12 (shown by dashed lines) and the necessary piping associated with them, are preferably made to obtain optimal operating parameters and have only the main components. Various controls, dampers, air bypass valves and associated bypass lines, such as in the embodiments described above, are preferably omitted to reduce weight, cost, and also to simplify operation. FIG. 35 shows an engine 100 equipped with a first additional compressor 1 and a second additional compressor 2, additional intermediate coolers 10, 11, 12 (shown by dashed lines) and connecting piping, and the operation of all components is clear from the above detailed description, and having two stages of pre-compression of charging air, cooled at an intermediate stage or adiabatically compressed.

На фиг. 35 показана предпочтительная схема для производства электроэнергии любым из предлагаемых двигателей. Выходной вал 20 отбора мощности двигателя 100 присоединен, как схематично показано линией 140, к валу 20" подвода мощности генератора 141, имеющего линии 142 отвода электрической энергии. При вращении валом 20 двигателя 100 вала 20" генератора 141 количество электрической энергии, производимой генератором 141, определяется датчиком 143 и передается к блоку управления и регулятору 144, содержащему различные реле и интегральные схемы, для определения количества вырабатываемой энергии и отправки сообщений по линии 145 к блоку топливно-воздушного управления (не показан) на топливной линии 148 и дросселе 56, и/или по линии 149 к блоку управления зажигания для более раннего или более позднего зажигания в двигателях с искровым зажиганием и/или для отправки сообщений по линиям 146 и 146b для двигателей, имеющих системы впрыска топлива, например природного газа, бензина или дизельного топлива, или к блоку топливно-воздушного управления, причем все эти действия предназначены для регулирования ввода топлива, скорости вращения и вырабатываемой двигателем 100 мощности и, следовательно, мощности, вырабатываемой генератором 141. Блок 144 управления также посылает сигналы для управления дозирующим клапаном 201, показанным на фиг. 4, и дозирующим клапанам 209а, 209b, 209с, изображенным на фиг.2, для регулирования количества выхлопных газов (если производится их подвод), рециркуляция которых обеспечивается этими клапанами для повторного сгорания в любом предлагаемом двигателе, в котором применяется это свойство. Дальнейшие объяснения, касающиеся компонентов двигателя 100 и его работы, не представляются необходимыми, так как это будет понятно специалистам, имеющим настоящее описание. In FIG. 35 shows a preferred circuit for generating electricity by any of the proposed engines. The output shaft 20 of the power take-off of the engine 100 is connected, as schematically shown by line 140, to the power supply shaft 20 of the generator 141 having electric power extraction lines 142. When the shaft 20 of the engine 100 rotates the shaft 20 of the generator 141, the amount of electric energy produced by the generator 141, determined by the sensor 143 and transmitted to the control unit and controller 144, containing various relays and integrated circuits, to determine the amount of generated energy and send messages via line 145 to the air-fuel control unit (n e is shown) on the fuel line 148 and the throttle 56, and / or via line 149 to the ignition control unit for earlier or later ignition in spark ignition engines and / or to send messages on lines 146 and 146b for engines having injection systems fuel, for example natural gas, gasoline or diesel fuel, or to the fuel-air control unit, all of which are intended to control the fuel input, rotation speed and power generated by engine 100 and, therefore, power generated by by the generator 141. The control unit 144 also sends signals to control the metering valve 201 shown in FIG. 4, and the metering valves 209a, 209b, 209c shown in FIG. 2 to control the amount of exhaust gases (if supplied), which are recirculated by these valves for re-combustion in any engine of this invention that uses this property. Further explanations regarding the components of the engine 100 and its operation are not deemed necessary, as this will be clear to those skilled in the art.

Дополнительные промежуточные охладители 10, 11, 12 (изображенные штрих-пунктирными линиями) предпочтительно применяются в двигателях, работающих на газообразном топливе или бензине, а в двигателях с воспламенением от сжатия они предпочтительно отсутствуют, или сокращено их количество или охлаждающая способность благодаря низким максимальным давлениям и температурам в предлагаемых двигателях. Additional intercoolers 10, 11, 12 (indicated by dashed lines) are preferably used in engines operating on gaseous fuels or gasoline, and in compression ignition engines they are preferably absent, or their quantity or cooling capacity is reduced due to the low maximum pressures and temperatures in the proposed engines.

На фиг.36 показан двухтактный двигатель, представляющий любой из предлагаемых двигателей, двух- или четырехтактных, схематически соединенный линией 140 с электрогенератором 141. Двигатель и его устройство аналогичны по конструкции и работе двигателю, изображенному на фиг.35 и описанному выше, за исключением того, что двигатель, изображенный на фиг.36 и работающий как двигатель 100 либо по двух-, либо по четырехтактному циклу, имеет только одну ступень предварительного сжатия, дополнительно охлаждаемую промежуточными охладителями 11, 12 (показаны штрих-пунктирными линиями) заряда воздуха. Как и в двигателе, изображенном на фиг.35, при применении воспламенения от сжатия в предлагаемом двигателе 100 охладители 11, 12 предпочтительно отсутствуют, или их охлаждающая способность сокращена. Так же, как и в двигателе 100, изображенном на фиг.35, регулятор и другие элементы управления, а также работа двигателя и генератора понятны специалистам, имеющим настоящее описание. On Fig shows a two-stroke engine representing any of the proposed engines, two- or four-stroke, schematically connected by line 140 with the electric generator 141. The engine and its device are similar in design and operation to the engine depicted in Fig. 35 and described above, except that the engine shown in Fig. 36 and operating as the engine 100 in either a two- or four-cycle cycle has only one pre-compression stage, additionally cooled by intercoolers 11, 12 (shown in Trich-dashed lines) charge air. As in the engine of FIG. 35, when using compression ignition in the engine 100 of the invention, the coolers 11, 12 are preferably absent, or their cooling ability is reduced. As in the engine 100 shown in FIG. 35, the controller and other controls, as well as the operation of the engine and generator, are understood by those having the present description.

Из приведенного выше описания нескольких вариантов выполнения настоящего изобретения понятно, что преимущества, присущие настоящему изобретению, характерны для всех вариантов его выполнения. From the above description of several embodiments of the present invention, it is understood that the advantages inherent in the present invention are characteristic of all embodiments.

В то время как в данном описании приведены предпочтительные варианты выполнения изобретения, понятно, что в пределах сущности и объема изобретения возможны различные изменения и модификации формы, устройства частей и деталей его конструкции и что все такие изменения и модификации считаются частью настоящего изобретения как подпадающие под объем защиты прилагаемой формулы изобретения. While the preferred embodiments of the invention are given in this description, it is understood that various changes and modifications of the form, arrangement of parts and details of its construction are possible within the spirit and scope of the invention, and that all such changes and modifications are considered part of the present invention as falling within the scope of protecting the attached claims.

В то время как варианты выполнения настоящего изобретения, раскрытые в данном описании, являются предпочтительными, специалистам при рассмотрении данного описания будут понятны и другие варианты выполнения изобретения. Вследствие этого очевидно, что варианты и модификации возможны в пределах объема и сущности изобретения, и объем изобретения ограничен только прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, эквивалентное выполнение всех элементов, являющихся средствами выполнения определенной функции или выполняющих эту функцию, подразумевает в прилагаемой формуле изобретения, как особо заявлено, включение любой конструкции, материала или действий для выполнения функции, и, как очевидно для специалистов, любые конструкции, материал или действия являются более очевидными благодаря своим связям с другими элементами. While the embodiments of the present invention disclosed herein are preferred, those skilled in the art will also appreciate other embodiments of the invention. Therefore, it is obvious that variations and modifications are possible within the scope and essence of the invention, and the scope of the invention is limited only by the attached claims. In addition, the equivalent performance of all elements that are means of performing a certain function or performing this function, implies in the attached claims, as specifically stated, the inclusion of any structure, material or actions to perform the function, and, as is obvious to specialists, any structure, material or actions are more apparent due to their connections with other elements.

Claims (14)

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, два впускных окна силового цилиндра, осуществляющие связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск выхлопных газов из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий каждое впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; по меньшей мере один компрессор, установленный между источником воздуха и по меньшей мере одним впускным окном силового цилиндра и сообщающийся с ними посредством трубопровода; по меньшей мере один охладитель воздуха, установленный между компрессором и впускным окном и находящийся во взаимосвязи с ними; средства выборочного регулирования работы компрессора и впускных клапанов, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: турбулентность, плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре, так что по меньшей мере часть поступающего воздуха перед поступлением в цилиндр может быть выборочно сжата компрессором; и магистраль низкого давления, подводящую воздух низкого давления к впускному клапану, который перекрывает одно впускное окно и который открывается во время хода впуска поршня, и магистраль высокого давления, подводящую сжатый компрессором воздух к впускному клапану, который перекрывает второе впускное окно и который открывается после прохождения поршнем нижней мертвой точки во время хода сжатия. 1. An internal combustion engine comprising a cylinder block, in which there are at least one cylinder, two inlet windows of the power cylinder, which communicate between the cylinder and the air source, and an exhaust window through which exhaust gases are discharged from the cylinder; a piston mounted in the cylinder with the ability to move; an inlet valve selectively closing each inlet window; an outlet valve selectively closing the outlet port; at least one compressor installed between the air source and at least one inlet window of the power cylinder and communicating with them through the pipeline; at least one air cooler installed between the compressor and the inlet window and in relationship with them; means for selectively controlling the operation of the compressor and inlet valves, as well as selectively controlling air charge parameters selected from at least one of the following parameters: turbulence, density, pressure, temperature, as well as the average and maximum pressure in the cylinder, so that at least part incoming air before entering the cylinder can be selectively compressed by a compressor; and a low-pressure manifold supplying low-pressure air to the inlet valve, which closes one inlet port and which opens during the stroke of the piston inlet, and a high-pressure manifold, supplying compressed air to the inlet valve that closes the second inlet port and which opens after passage bottom dead center piston during compression stroke. 2. Двигатель по п. 1, в котором средства выборочного регулирования содержат обычное количество клапанов, стратегически расположенных в указанном трубопроводе, и известный механизм управления двигателя, управляющий работой этих клапанов. 2. The engine of claim 1, wherein the selective control means comprise a conventional number of valves strategically located in said pipeline and a known engine control mechanism controlling the operation of these valves. 3. Двигатель по п. 2, содержащий также второй компрессор, установленный между указанным компрессором и впускным окном, с которым сообщается указанный компрессор, и сообщающийся с ними, так что по меньшей мере часть поступающего воздуха перед впуском в цилиндр выборочно сжимается второй раз; причем средства выборочного регулирования содержат средства выборочного регулирования работы второго компрессора. 3. An engine according to claim 2, further comprising a second compressor installed between said compressor and an inlet port with which said compressor is in communication and communicating therewith, such that at least a portion of the incoming air before the inlet to the cylinder is selectively compressed a second time; moreover, the means of selective regulation contain means of selective regulation of the second compressor. 4. Двигатель по п. 1, в котором компрессор является поршневым компрессором. 4. The engine of claim 1, wherein the compressor is a reciprocating compressor. 5. Двигатель по п. 4, в котором поршневой компрессор содержит поршень, соединенный с коленчатым валом двигателя. 5. The engine of claim 4, wherein the reciprocating compressor comprises a piston connected to a crankshaft of the engine. 6. Двигатель по п. 1, в котором компрессор является ротационным компрессором. 6. The engine of claim 1, wherein the compressor is a rotary compressor. 7. Двигатель по п. 1, в котором имеются средства дальнейшего увеличения турбулентности заряда, поступающего в цилиндр, и сведения к минимуму обратного тока заряда при медленном закрытии впускных клапанов. 7. The engine according to claim 1, in which there are means to further increase the turbulence of the charge entering the cylinder, and to minimize the reverse charge current when the intake valves are slowly closed. 8. Двигатель по п. 7, в котором средства усиления турбулентности выполнены в виде обратного клапана, расположенного между впускным клапаном и цилиндром. 8. The engine according to claim 7, in which the means of enhancing turbulence is made in the form of a check valve located between the inlet valve and the cylinder. 9. Двигатель по п. 1, в котором ход сжатия приводит к сжатию воздуха в цилиндре, со средствами управления плотностью, температурой, давлением и турбулентностью заряда воздуха для того, чтобы степень сжатия была меньше степени расширения двигателя благодаря использованию указанных средств управления, которое включает сжатие дополнительного заряда воздуха перед сжатием в цилиндре с созданием таким образом предварительно сжатого заряд воздуха, который выборочно пропускается через охлаждающее устройство перед его подачей в цилиндр и подается в него после того, как во время хода впуска в цилиндр поступил заряда воздуха низкого давления, в цилиндре сохранился заряд, уступающий нормальному по величине, и начался ход сжатия поршня, и повышение турбулентности и плотности заряда в цилиндре. 9. The engine according to claim 1, in which the compression stroke leads to compression of the air in the cylinder, with means for controlling the density, temperature, pressure and turbulence of the air charge so that the compression ratio is less than the degree of expansion of the engine through the use of these controls, which includes compressing an additional charge of air before compression in the cylinder, thereby creating a pre-compressed charge of air that is selectively passed through a cooling device before it is fed into the cylinder and supplied camping into it after during the intake stroke in the cylinder entered the low-pressure charge air, the cylinder charge is preserved, second normal in size, and has begun the compression stroke of the piston, and increase the charge density and turbulence in the cylinder. 10. Двигатель внутреннего сгорания: блок цилиндров, в котором имеются по меньшей мере один цилиндр, два впускных окна, осуществляющие связь между цилиндром и источником воздуха, и выпускное окно, через которое происходит выпуск воздуха из цилиндра; поршень, установленный в цилиндре с возможностью перемещения; впускной клапан, выборочно перекрывающий каждое впускное окно; выпускной клапан, выборочно перекрывающий выпускное окно; два компрессора, установленные между источником воздуха и одним из впускных окон и сообщающиеся с ними; по меньшей мере один охладитель воздуха; сеть подвода воздуха, содержащая трубопровод, взаимосвязывающий источник воздуха, компрессор, второй компрессор, охладитель воздуха, впускное окно и второе впускное окно; и средства выборочного регулирования работы компрессора для его работы в режиме сжатия, в котором вырабатывается заряд сжатого воздуха, или в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия; средства выборочного регулирования работы второго компрессора для его работы в режиме сжатия, в котором вырабатывается заряд сжатого воздуха, или в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия; и средства выборочного направления в первое впускное окно сжатого воздуха, а во второе впускное окно - воздуха, не подвергнутого нагнетанию. 10. Internal combustion engine: a cylinder block in which there is at least one cylinder, two inlet windows for communication between the cylinder and the air source, and an exhaust window through which air is discharged from the cylinder; a piston mounted in the cylinder with the ability to move; an inlet valve selectively closing each inlet window; an outlet valve selectively closing the outlet port; two compressors installed between the air source and one of the inlet windows and communicating with them; at least one air cooler; an air supply network comprising a pipe, an interconnecting air source, a compressor, a second compressor, an air cooler, an inlet window and a second inlet window; and means for selectively controlling the operation of the compressor to operate in a compression mode in which a compressed air charge is generated, or in a pass mode in which air is passed through the compressor without compression; means for selectively controlling the operation of the second compressor for its operation in a compression mode in which a compressed air charge is generated, or in a pass mode in which air is passed through the compressor without compression; and means of selective direction into the first inlet window of compressed air, and into the second inlet window of air not subjected to injection. 11. Двигатель внутреннего сгорания, имеющий коленчатый вал, приводимый в движение по меньшей мере одним поршнем, совершающим по меньшей мере ход сжатия и ход расширения при содействии сгорания, происходящего в цилиндре, причем ход сжатия приводит к сжатию воздуха в цилиндре, отличающийся тем, что он содержит ступень внешнего сжатия, в которой дополнительный заряд воздуха подвергается сжатию вне цилиндра; подводящий трубопровод, связывающий ступень сжатия с цилиндром, с промежуточным охладителем, через который выборочно направляется заряд воздуха из ступени сжатия; два впускных окна силового цилиндра, каждое из которых выполнено с впускным клапаном; и со средствами выборочного регулирования ступени внешнего сжатия и впускных клапанов, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: турбулентность, плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре; и магистраль низкого давления, подводящую воздух низкого давления к впускному клапану одного впускного окна во время хода впуска поршня, и магистраль высокого давления, подводящую сжатый компрессором воздух, к впускному клапану второго впускного окна после прохождения поршнем нижней мертвой точки во время хода сжатия. 11. An internal combustion engine having a crankshaft driven by at least one piston that performs at least a compression stroke and an expansion stroke with the aid of combustion occurring in the cylinder, the compression stroke resulting in compression of the air in the cylinder, characterized in that it contains a stage of external compression, in which an additional charge of air is compressed outside the cylinder; a supply pipe connecting the compression stage to the cylinder, with an intercooler, through which a charge of air is selectively directed from the compression stage; two inlet windows of the power cylinder, each of which is made with an inlet valve; and with means for selectively controlling an external compression stage and intake valves, as well as selectively controlling air charge parameters selected from at least one of the following parameters: turbulence, density, pressure, temperature, and also average and maximum pressure in the cylinder; and a low pressure line supplying low pressure air to the inlet valve of one inlet window during the piston inlet stroke, and a high pressure line supplying compressed air to the compressor inlet valve of the second inlet window after the piston passes the bottom dead center during the compression stroke. 12. Двигатель по п. 11, дополнительно содержащий второй внешний компрессор, в котором заряд воздуха подвергается сжатию вне цилиндра и направляется к окну низкого давления силового цилиндра во время хода впуска. 12. The engine according to claim 11, further comprising a second external compressor, in which the air charge is compressed outside the cylinder and directed to the low pressure window of the power cylinder during the intake stroke. 13. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий создание заряда воздуха; регулирование температуры, плотности и давления заряда воздуха; передачу заряда воздуха в силовой цилиндр двигателя; при этом возможно регулирование и изменение веса и плотности заряда воздуха с получением такого заряда воздуха, вес и плотность которого выбраны в диапазоне от величин, уступающих нормальным величинам веса и плотности, до величин, превышающих эти величины; подачу в цилиндр и сохранение в нем заряда воздуха низкого давления, уступающего нормальному по величине и полученного во время впускного хода поршня; подачу в цилиндр заряда воздуха высокого давления после прохождения поршнем нижней мертвой точки; сжатие заряда воздуха, так что эффективная степень сжатия меньше нормальной; образование горючей смеси из заданного количества зарядного воздуха и топлива; создание условий для воспламенения этой смеси в силовом цилиндре; и обеспечение возможности расширения газообразных продуктов сгорания с воздействием на поршень, действующий в силовом цилиндре, причем степень расширения этих силовых цилиндров значительно превышает эффективную степень сжатия силовых цилиндров двигателя. 13. The method of operation of the internal combustion engine, including creating a charge of air; regulation of temperature, density and pressure of air charge; air charge transfer to the engine power cylinder; it is possible to regulate and change the weight and density of the charge of air to obtain such a charge of air, the weight and density of which is selected in the range from values that are inferior to normal values of weight and density, to values that exceed these values; feeding into the cylinder and preserving in it a charge of low pressure air, inferior to the normal in magnitude and obtained during the inlet stroke of the piston; supplying a high pressure air charge to the cylinder after the piston passes the bottom dead center; compression of the charge of air, so that the effective compression ratio is less than normal; the formation of a combustible mixture of a given amount of charging air and fuel; creation of conditions for ignition of this mixture in the power cylinder; and providing the possibility of expansion of the gaseous products of combustion with the action of the piston acting in the power cylinder, and the degree of expansion of these power cylinders significantly exceeds the effective compression ratio of the power cylinders of the engine. 14. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один дополнительный компрессор для сжатия заряда воздуха, имеющий выходное отверстие; промежуточный охладитель, через который выборочно направляется для охлаждения сжатый воздух; силовые цилиндры, в которых сжатый воздух в присутствии топлива воспламеняется и расширяется; поршень, действующий в каждом силовом цилиндре и присоединенный посредством соединительного звена к коленчатому валу для вращения коленчатого вала под действием возвратно-поступательного перемещения каждого поршня; передающий коллектор, который соединяет впускное отверстие для воздуха низкого давления с силовыми цилиндрами и через который воздух низкого давления передается в силовые цилиндры; передающий трубопровод, сообщающий выпускное отверстие компрессора с управляющим клапаном и промежуточным охладителем; передающий коллектор, который сообщает промежуточный охладитель с силовыми цилиндрами и через который передается сжатый воздух, предназначенный для поступления в силовые цилиндры; впускной клапан, управляющий поступлением сжатого воздуха из передающего коллектора в силовые цилиндры; выпускной клапан, управляющий выпуском выхлопных газов из силовых цилиндров; и средства выборочного регулирования работы компрессора для его работы в режиме сжатия, в котором вырабатывается сжатый заряд воздуха, или в режиме пропуска, в котором воздух пропускается через компрессор без сжатия, а также выборочного регулирования параметров заряда воздуха, выбранных по меньшей мере из одного из следующих параметров: плотность, давление, температура, а также среднее и максимальное давление в цилиндре после поступления в цилиндры заряда низкого давления. 14. An internal combustion engine comprising at least one additional compressor for compressing a charge of air, having an outlet; an intercooler through which compressed air is selectively directed for cooling; power cylinders in which compressed air ignites and expands in the presence of fuel; a piston acting in each power cylinder and connected via a connecting link to the crankshaft to rotate the crankshaft under the action of the reciprocating movement of each piston; a transmission manifold that connects the inlet for low pressure air to the power cylinders and through which the low pressure air is transmitted to the power cylinders; a transmission pipe communicating a compressor outlet with a control valve and an intercooler; a transmitting manifold that communicates with the intercooler to the power cylinders and through which compressed air is provided for entering the power cylinders; an inlet valve controlling the flow of compressed air from the transmission manifold to the power cylinders; an exhaust valve that controls the release of exhaust gases from the power cylinders; and means for selectively controlling the operation of the compressor for operating in a compression mode in which a compressed air charge is generated, or in a pass mode in which air is passed through the compressor without compression, as well as selectively controlling air charge parameters selected from at least one of the following parameters: density, pressure, temperature, as well as the average and maximum pressure in the cylinder after the low pressure charge enters the cylinders. Приоритет по пунктам:
25.10.1996 по пп. 1, 3 - 14;
23.05.1997 по п. 2.
Priority on points:
10/25/1996 PP 1, 3-14;
05/23/1997 under item 2.
RU99115865/06A 1996-10-25 1997-05-23 Improved internal combustion engine and its working cycle RU2189468C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US2926096P 1996-10-25 1996-10-25
US60/029,260 1996-10-25
US60/040,630 1997-03-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99115865A RU99115865A (en) 2001-03-20
RU2189468C2 true RU2189468C2 (en) 2002-09-20

Family

ID=21848098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99115865/06A RU2189468C2 (en) 1996-10-25 1997-05-23 Improved internal combustion engine and its working cycle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2189468C2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2289709C2 (en) * 2002-09-27 2006-12-20 Рязанский военный автомобильный институт им. генерала армии В.П. Дубинина Vehicle internal combustion engine
RU2586950C2 (en) * 2011-12-24 2016-06-10 Фольксваген Акциенгезелльшафт Method of operating drive unit and drive unit
RU2653324C2 (en) * 2012-10-31 2018-05-07 Эрбас Дифенс Энд Спейс Гмбх Unmanned aerial vehicle and the method of its operation
RU2665791C2 (en) * 2013-12-10 2018-09-04 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Engine system and method for engine (options)
RU2673222C2 (en) * 2014-05-12 2018-11-22 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Method for forming vacuum (options) and vacuum formation system
CN110411893A (en) * 2019-09-04 2019-11-05 上海乐研电气有限公司 A kind of gas density monitor and system with contact point signal output
RU2705804C2 (en) * 2015-12-21 2019-11-12 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Evaluation of air charge based on pressure value in collector at closing of inlet valve
RU2709490C2 (en) * 2015-06-01 2019-12-18 Ман Трак Унд Бас Аг Mode of operation at depleted mixtures at idle to reduce amount of solid particles

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1250679A2 (en) * 1985-02-13 1986-08-15 Коломенский Филиал Всесоюзного Заочного Политехнического Института Method of internal combustion engine operation
SU1267020A2 (en) * 1985-02-13 1986-10-30 Коломенский Филиал Всесоюзного Заочного Политехнического Института Method for operation of four-stroke internal combustion engine
US4730457A (en) * 1985-10-29 1988-03-15 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Supercharging system for automotive engines

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1250679A2 (en) * 1985-02-13 1986-08-15 Коломенский Филиал Всесоюзного Заочного Политехнического Института Method of internal combustion engine operation
SU1267020A2 (en) * 1985-02-13 1986-10-30 Коломенский Филиал Всесоюзного Заочного Политехнического Института Method for operation of four-stroke internal combustion engine
US4730457A (en) * 1985-10-29 1988-03-15 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Supercharging system for automotive engines

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2289709C2 (en) * 2002-09-27 2006-12-20 Рязанский военный автомобильный институт им. генерала армии В.П. Дубинина Vehicle internal combustion engine
RU2586950C2 (en) * 2011-12-24 2016-06-10 Фольксваген Акциенгезелльшафт Method of operating drive unit and drive unit
RU2653324C2 (en) * 2012-10-31 2018-05-07 Эрбас Дифенс Энд Спейс Гмбх Unmanned aerial vehicle and the method of its operation
RU2665791C2 (en) * 2013-12-10 2018-09-04 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Engine system and method for engine (options)
RU2673222C2 (en) * 2014-05-12 2018-11-22 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Method for forming vacuum (options) and vacuum formation system
RU2709490C2 (en) * 2015-06-01 2019-12-18 Ман Трак Унд Бас Аг Mode of operation at depleted mixtures at idle to reduce amount of solid particles
RU2705804C2 (en) * 2015-12-21 2019-11-12 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Evaluation of air charge based on pressure value in collector at closing of inlet valve
CN110411893A (en) * 2019-09-04 2019-11-05 上海乐研电气有限公司 A kind of gas density monitor and system with contact point signal output

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8215292B2 (en) Internal combustion engine and working cycle
US7222614B2 (en) Internal combustion engine and working cycle
US7281527B1 (en) Internal combustion engine and working cycle
US6279550B1 (en) Internal combustion engine
EP0938625B1 (en) Improved internal combustion engine and working cycle
WO1998002653A1 (en) Improved internal combustion engine and working cycle
US7806102B2 (en) Variable coordination volume type eight-stroke engine
CN101779016B (en) Internal combustion engine operating method and internal combustion engine
EP1639243B1 (en) Internal combustion engine
US7434551B2 (en) Constant temperature internal combustion engine and method
CA2429820C (en) High efficiency engine with variable compression ratio and charge (vcrc engine)
RU2108471C1 (en) Internal combustion engine and method of its operation
US9297295B2 (en) Split-cycle engines with direct injection
US7640911B2 (en) Two-stroke, homogeneous charge, spark-ignition engine
RU2189468C2 (en) Improved internal combustion engine and its working cycle
WO2006051299A1 (en) A pressure-charged gasoline internal combustion engine
US20060048981A1 (en) High output and efficiency internal combustion engine
EP1632658A1 (en) Improved internal combustion engine and working cycle
EP1522690A2 (en) Improved internal combustion engine and working cycle
RU2191910C2 (en) Internal combustion engine
EP1365126A2 (en) Improved internal combustion engine and working cycle
GB2425808A (en) Supercharged two-stroke engine with separate direct injection of air and fuel
CA2276245A1 (en) Improved internal combustion engine and working cycle
RU2485334C1 (en) Method of operating internal combustion engine
HK1077094A (en) Improved internal combustion engine and working cycle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090524