Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_173
.pdf
рабочий цилиндр и свободный поршень. Двигатель, разумеется, может иметь один или несколько цилиндров
и поршней.
При реализации изобретения взрывчатая смесь может подаваться под давлением или всасываться с
помощью отсоса, а отвод может быть естественным или осуществляться с помощью отсоса по желанию.
Выпускные и впускные клапаны могут иметь механическое или автоматическое управление по желанию, и/или
в стенках цилиндра могут быть сформированы отверстия, открытые поршнем или цилиндром.
В процессе работы газовая или взрывчатая смесь подается в рабочее пространство и воспламеняется либо с
помощью свечи зажигания или ее эквивалента, либо самопроизвольно за счет сжатия. Поскольку между
поршнем и цилиндром нет механической связи, кроме демпфирующей прослойки взрывоопасных газов, за
исключением, возможно, запуска и синхронизации, 65 как будет объяснено ниже, и поскольку обе части
движутся по-разному, можно организовать воспламенение заряда таким образом, чтобы взрыв произошел не
в мертвой точке, а после ее прохождения и когда силовой агрегат уже движется в направлении, в котором он
будет приводиться в движение взрывом. Для обеспечения синхронизации можно использовать традиционный
метод регулировки момента зажигания с помощью коленчатого вала, при этом вал с половинным временем
вращения может удобно приводиться в движение от рабочего коленчатого вала или от свободного
коленчатого вала по желанию.
Как видно, благодаря описанной выше конструкции я могу создать двигатель, в котором газы могут
расширяться более свободно; инерция движущихся частей используется более полно; рабочие части могут
быть сконструированы легче, чем здесь и прежде, для любой заданной мощности благодаря максимальному
сжатию и минимальному объему, происходящим после того, как рабочий элемент начинает двигаться в
направлении, в котором его будет толкать взрыв, и благодаря большей эластичности камеры сгорания; и в
котором последствия преждевременного воспламенения становятся менее вредными.
В одной из конструкций двигатель может иметь группу из четырех двойных цилиндров, образующих восемь
камер, в которых поршневая группа из восьми головок или узлов совершает возвратно-поступательное
движение.
В слегка модифицированной конструкции 100 и устройстве, особенно желательном с практической точки
зрения и описанном для удобства, в связи с двухцилиндровым силовым агрегатом, множество свободных
поршней, соединенных друг с другом таким образом, что движение одного вызывает соответствующее
движение других, установлены в двойном цилиндре 170, 126, который остается неподвижным, так что
указанные свободные поршни взаимодействуют с другими подвижными поршнями, которые механически
соединены соответствующими средствами с другими подвижными частями двигателя, от которых должна
отбираться мощность. Такая конструкция особенно выгодна с практической точки зрения, поскольку позволяет
крепить стенки цилиндра к подходящему основанию или удерживать их каким-либо другим удобным
способом, а также упрощает конструкцию двигателя. Очевидно, что усовершенствованный двигатель может
быть сконструирован, как и прежде, с любым количеством цилиндров, и указанные цилиндры могут быть
расположены любым желаемым образом и на одной линии друг с другом или в любом другом желаемом
угловом положении.
В соответствии с еще одной особенностью изобретения и для поддержания отношения средних скоростей
свободного и соединенного поршней как можно более постоянным при изменяющихся нагрузках,
действующих на соединенные поршни, я могу использовать внешний рекуператор, работающий на пружинах,
масле или другой жидкости, сжатом воздухе или другом газе, который предназначен для ограничения хода
свободных поршней или подвижных элементов. В качестве альтернативы я могу использовать буфер или
буферы s0 для осуществления желаемого управления. Аналогичные результаты могут быть получены также
путем изменения расстояния между концами свободных поршней или их масс, путем изменения любым
желаемым образом хода соединенных поршней; или, кроме того, путем изменения массы или качества
сжимаемого газа.
Для того чтобы изобретение было понятным и легче воплотилось в практическую деятельность, оно
описывается ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: Рисунок 1 представляет собой
схематический вид сверху двигателя, имеющего четыре неподвижных двойных цилиндра со свободными и
управляемыми поршнями; Рисунок 2 представляет собой схематический вид сверху двухтактного двигателя,
имеющего один двухсторонний управляемый цилиндр с одним свободным поршнем; Рисунок 3 представляет
собой вертикальный разрез этого двигателя; Рисунок 4 представляет собой схематический вид сверху
4-цилиндрового двигателя со свободными цилиндрами и управляемыми поршнями; Рисунок 5 представляет
собой боковой разрез одного из цилиндров; Рисунки 6 и 7 представляют собой виды, по существу
аналогичные рисункам 4 и 5, двигателя, включающего 4-цилиндровый двигатель с управляемыми поршнями и
расположенными друг за другом свободными цилиндрами; Рисунки 8 и 9 также представляют собой в
значительной степени аналогичные изображения рисункам 6 и 7 четырехцилиндрового двигателя с
управляемыми поршнями, а также его цилиндров, соединенных со свободным кривошипом, 65, а рисунок 10
представляет собой схематический план двигателя, имеющего четыре неподвижных двухпоршневых
цилиндра, каждый из которых содержит один свободный и один управляемый 70 поршень.
Как показано, и в частности, на рисунке 1, иллюстрирующем двигатель, работающий по циклу Отто, цилиндры
a расположены парами a', a-, a3 и a4 горизонтально друг напротив друга, а рабочие поршни b соединены
шатунами c с двумя кривошипами d.
К каждому цилиндру добавлен еще один цилиндр, а также цилиндры 12, 13 и 14, причем камера сгорания
является общей для обоих. Традиционные клапаны размещаются в головке общей камеры сгорания. Таким
образом, мы имеем четыре блока, состоящие из двух цилиндров (неподвижных), два из которых расположены
на противоположной стороне коленчатого вала от двух других блоков, так что все цилиндры находятся в
одной плоскости, а осевые линии двух противоположных цилиндров совпадают. Каждый блок 90 оснащен
двумя поршнями b и bl таким образом, что один поршень b, далее именуемый управляемым поршнем,
соединен кривошипами d с коленчатым валом f, а другой поршень bl, далее именуемый 95, жестко соединен,
например, штоками g, с соответствующим поршнем противоположного блока, и, кроме того, эти свободные
поршни bl и b1 жестко соединены, например, соединением b2, со свободными поршнями 10o двух других
противоположных блоков, так что все свободные поршни движутся синхронно.
Следовательно, двигатель состоит из четырех узлов: a', a.2, a3 и a, каждый из которых содержит управляемый
поршень b и свободный поршень bl 105, причем все управляемые поршни b соединены с одним и тем же
коленчатым валом f, а все свободные поршни bl — друг с другом.
Принцип работы следующий: цилиндр a2 запускается, а управляемые поршни 110 приводят в действие
коленчатый вал и клапаны обычным способом. Свободная группа поршней bl перемещается таким образом,
чтобы способствовать расширению в блоке a2 a(12), впуску в a4 a'4, выпуску в a1 a'3, и возникающему сжатию
в a'. Все 115 создают необходимую силу, требуемую для замедления свободных поршней. Эта тормозящая
сила является функцией веса свободных поршней bl и взрывной силы, инициирующей движение, и
желательно спроектировать детали таким образом, чтобы сжатие в a1 a1l приводило в состояние покоя
управляемые поршни 170,126 и инициировало обратный ход управляемых поршней, при этом сами
свободные поршни не были полностью остановлены. То есть, свободные поршни bl должны быть сдвинуты по
фазе с рабочими поршнями b, чтобы точка минимального объема не совпадала с верхней мертвой точкой
коленчатого вала. Примечание: Управляемый и свободный блоки считаются находящимися в фазе, если они
одновременно приходят в состояние покоя.
Предположим, что разность фаз составляет порядка 750°. Тогда точка минимального объема, а
следовательно, и максимального давления сжатия, будет находиться в точке, почти перпендикулярной
шатуну, и, поскольку воспламенение будет происходить приблизительно в этой точке максимального
давления сжатия, мы получим лучшее вращательное усилие и меньшую ударную нагрузку.
Как показано на рисунках 2 и а, для двигателя, работающего по двухтактному циклу, будет описан одинарный
двухтактный агрегат, в котором цилиндр а совершает возвратно-поступательное движение и управляется
путем соединения с коленчатым валом или другими перемещаемыми частями. Каждый конец этого цилиндра
a закрыт и работает как поршень внутри закрытого неподвижного цилиндра h, образующего цилиндр
смесительного насоса, а также служащего направляющей для управляемого цилиндра. В управляемом
цилиндре вырезаны соответствующие отверстия i и j для впуска и выпуска соответственно. Выпускные
отверстия могут открываться либо перемещением свободного поршня bl относительно управляемого
цилиндра, как показано на рисунке, либо перемещением управляемого цилиндра a относительно
неподвижного отверстия, не показанного на рисунке, либо комбинацией этих двух методов. Впускные каналы
управляются движением управляемого цилиндра a относительно неподвижных цилиндров смеси a.
Расположение впускного и выпускного отверстий i j таково, что поступающий заряд вытесняет выхлопные газы
из управляемого цилиндра a без изменения направления.
В цилиндре топливной смеси имеются вырезанные отверстия 1, ведущие к источнику подачи топлива,
управление которыми также может осуществляться движением цилиндра, как показано на рисунке.
Рассматривая цикл работы этого двигателя, предположим, что управляемый цилиндр a находится в конце
своего движения вправо, свободный поршень b 1 приближается к крайней левой точке, при этом между ним и
левой головкой управляемого цилиндра находится сжатый заряд, а левый цилиндр смесителя заполнен
зарядом.
Взрыв инициируется в сжатом заряде, свободный поршень останавливается и перемещается вправо, сжимая
заряд, образовавшийся в цилиндре справа от свободного поршня в результате предыдущего хода;
управляемый цилиндр 65 перемещается влево, сжимая заряд в левом цилиндре смесительного насоса,
способствуя сжатию справа от свободного поршня и также подавая заряд в правый цилиндр смесительного
насоса 70. Выпускной патрубок открывается в подходящий момент, а затем и впускной патрубок между левым
цилиндром смесительного насоса и управляемым цилиндром (последний все еще перемещается влево).
Заряд топлива поступает в цилиндр под давлением и тем самым способствует завершению выпуска
отработавших газов через выпускные отверстия. Срабатывание сжатого заряда справа от свободного поршня
останавливает свободный поршень и возвращает его в исходное положение, закрывая выпускной канал
левого цилиндра и сжимая заряд в этом цилиндре. Затем тот же цикл операций повторяется.
Обращаясь к конструкции, показанной на рисунках 4 и 5 (см. рис. 5), цилиндры a установлены в
соответствующих направляющих и свободны относительно силовых поршней b, которые соединены
посредством коленчатого вала f.
В конструкции, показанной на рисунках 6 и 7, цилиндры a также свободны, установлены в соответствующих
направляющих и расположены парами друг за другом, как показано на рисунке, в то время как рабочие
поршни b соединены посредством шатунов и рамы c 95 с шатунами d и коленчатым валом f.
Данная компоновка в значительной степени аналогична той, что показана на рисунках 4 и 5.
В конструкции, показанной на рисунках S 100 и 9, двигатель включает четыре поршня и четыре цилиндра,
причем последние расположены как единый блок, причем цилиндры находятся рядом друг с другом и в
противоположных направлениях. Рабочие поршни b 105 соединены шатунами d с промежуточным
коленчатым валом f, а сами цилиндры также соединены другими шатунами d' со свободным коленчатым
валом fi, то есть с коленчатым валом 110, от которого не отводится мощность.
В дополнительно модифицированной конструкции, показанной на рисунке 10, двигатель включает четыре
неподвижных цилиндра с двойными поршнями: а) каждый из которых содержит один рабочий поршень b 115,
соединенный шатунами c и шатунами d с общим коленчатым валом f, и один свободный поршень bl. Все
свободные поршни bl соединены друг с другом штоками y, как показано на рисунке 120 170,126. Работа во
всех вышеописанных типах в отношении принципа управления в основном аналогична описанной ранее, и
следует также понимать, что во всех вышеописанных конструкциях показанные клапаны могут быть любого
удобного типа, причем в большинстве случаев в качестве удобных примеров показаны тарельчатые клапаны.
Во всех показанных конструкциях центральные линии цилиндров совпадают, однако такое расположение
отнюдь не является обязательным, поскольку в некоторых случаях может быть целесообразно расположить
их под углом друг к другу, а траектория движения поршня или цилиндра также может, при желании,
располагаться под углом к траектории движения управляемого поршня или цилиндра.
В большинстве случаев кривошипы также показаны как удобное средство соединения поршней и цилиндров с
целью реализации энергии управляемого узла, но это также не является обязательным и может быть
изменено в соответствии с различными требованиями.
На рисунке показаны свободные поршни, жестко соединенные между собой штоками.
Допускаются любые другие желаемые способы их соединения, при условии, что движение этих свободных
поршней взаимозависимо. В некоторых случаях может использоваться более одного свободного поршня в
сочетании с каждым управляемым поршнем или цилиндром, или наоборот. Кроме того, может быть
целесообразно контролировать свободный ход поршня или цилиндра для запуска двигателя, а также
ограничивать его свободу в целях безопасности или по другим причинам. Это может быть достигнуто путем
соединения свободного поршня или элемента со свободным коленчатым валом, то есть валом, от которого не
отводится мощность, и с помощью муфты или ее эквивалента указанный коленчатый вал может вращаться в
любом желаемом положении относительно силового коленчатого вала. В случае, если для каждого
управляемого блока используется более одного свободного поршня, может быть целесообразно
дополнительно ограничить свободу их движения каким-либо подходящим способом.
Таким образом, следует также понимать, что не имеет значения, используется ли неподвижный цилиндр, а
свободный и управляемый узлы являются поршнями, или же сам цилиндр образует либо свободный, либо
соединенный узел. Также очевидно, что можно использовать любое количество из четырех управляемых
узлов, соединенных с одним и тем же коленчатым валом, при этом свободные узлы могут быть
соответствующим образом взаимосвязаны.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
Соседние файлы в папке патенты