Двигатель внутреннего сгорания и способ его работы

 

Двигатель внутреннего сгорания имеет первый и второй цилиндры 12, 14, причем первый цилиндр 12 имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр 14, а второй цилиндр 14 образован в днище первого цилиндра. Первый и второй поршни 16, 18 имеют возможность осуществлять возвратно-поступательные движения в первом и второй цилиндрах 12, 14 соответственно, причем второй цилиндр 18 образован в виде выступа на днище первого поршня 16. Первый цилиндр имеет впускной канал для воздуха 25 и выпускной канал 27, хотя первый источник топлива 34 обеспечивает топливом второй цилиндр 14. Второй поршень имеет днище 35, которое находится на расстоянии от днища 36 первого поршня и соединено с ним и которое имеет кромку 37, имеющую относительно меньшую толщину в осевом направлении по сравнению с расстоянием днища первого поршня от днища второго поршня. Это определяет пространство сгорания 20 между днищами поршней и боковой стенкой 14а второго цилиндра 14, когда поршни оказываются по существу в положении нижней мертвой точки. Пространство сгорания 20 сообщается с обоими цилиндрами 12, 14 во время части рабочего такта. 2 с. и 31 з.п.ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя по меньшей мере одну группу первого и второго цилиндров, где первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр, соответственные первый и второй поршни, способные перемешаться в упомянутых цилиндрах, средство впуска воздуха, сообщающееся с первым цилиндром, средство выпуска, сообщающееся с первым цилиндром, первый источник топлива, предназначенный для обеспечения топливом второго цилиндра, средство, определяющее пространство сгорания, когда поршни находятся по существу в положении нижней (внутренней) мертвой точки, средство заживания, сообщающееся с пространством сгорания, средства замедления для замедления вхождения воздушно-топливной смеси из второго цилиндра в пространство сгорания до достижения вторым поршнем заранее выбранной точки в его такте сжатия (GB, патент 2246394, F 02 B 75/28, 1992).

Из того же источника известен способ работы двигателя внутреннего сгорания, имеющего по меньшей мере одну группу первого и второго цилиндров, где первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр, соответственные первый и второй поршни, способные перемешаться в упомянутых цилиндрах, средство впуска воздуха, сообщающееся с первым цилиндром, средство выпуска, сообщающееся с первым цилиндром, первый источник топлива для подачи топлива во второй цилиндр, средство, определяющее пространство сгорания, когда поршни находятся по существу в положении нижней мертвой точки, причем пространство сгорания сообщается с обоими цилиндрами во время рабочего такта, средство зажигания, сообщающееся с упомянутым пространство сгорания, средство замедления вхождения воздушно-топливной смеси из второго цилиндра в пространстве сгорания прежде, чем второй поршень достигнет заранее выбранной точки в своем такте сжатия.

Такой двигатель внутреннего сгорания относится к категории отделяющих двигателей, известных в литературе под названием двигателей Мерритта.

Двигатель Меррита включает в себя по крайней мере одну группу первого и второго цилиндров и соответственно первый и второй поршни, способные двигаться в упомянутых цилиндрах, причем в каждой группе первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр, и имеется впускной воздушный клапан и/или канала, сообщающийся в первым цилиндром, выпускной клапан и/или канал, сообщающийся с первым цилиндром, и источник топлива, предназначенный для снабжения топливом второго цилиндра, средство, определяющее пространство сгорания, когда поршни находятся по существу в положении нижней мертвой точки, где пространство сгорания сообщается с большим цилиндром во время по крайней мере части рабочего хода, и замедляющее средство, предназначенное для замедления вхождения.

Используемый здесь термин "воздух" означает любую подходящую смесь кислорода с другими обычно инертными газами, а также, по существу, чистый кислород для сгорания с газообразным или жидким (т.е. превращенным в пар) топливом. Он может содержать рециркулируемые газообразные продукты сгорания, газы картера двигателя и малую пропорцию углеводородных веществ, имеющихся в рециркулируемых газах двигателя внутреннего сгорания.

Используемый здесь термин "вхождение" означает движение воздушно-топливной смеси из второго цилиндра в пространство сгорания.

Двигатель Мерритта представляет отделяющий двигатель, подобный дизелю, с той разницей, что сжимается некоторое малое количество воздуха по существу со всем топливом в меньшем втором цилиндре, тогда как большее количество воздуха независимо снижается в большем первом цилиндре.

Важной характеристикой отделяющих двигателей типа дизеля и двигателя Мерритта является удержание топлива вдали от большей части воздуха во время большей части такта сжатия двигателя. В двигателе Мерритта это обеспечивается путем использования меньшего цилиндра с поршнем, который принимает топливо во время такта впуска и отделяет его от общего объема воздуха до момента вхождения недалеко от конца такта сжатия. Меньший цилиндр можно называть цилиндром управления топливом.

Отделяющий двигатель в высшей степени подходит для использования процессов, известных как процессы сжатия-воспламенения для воспламенения топлива, так как топливо не смешивается с достаточным количеством воздуха для спонтанного воспламенения во время большей части такта сжатия, даже когда используются высокие степени сжатия. В дизельном двигателе, который также является отделяющим двигателем, установка зажигания определяется регулировкой впрыска топлива в пространство сгорания. В известных до настоящего времени двигателях Мерритта управление установкой опережения зажигания осуществляется посредством управления установкой процесса вхождения, другими словами, установкой переноса превращенного в пар топлива из цилиндра управления топливом в пространство сгорания. В двигателях Мерритта, в которых используются высокие степени сжатия, воспламенение некоторого количества топлива может происходить в момент, когда топливо поступает в пространство сгорания и встречается в нем с очень горячим воздухом.

Основным преимуществом отделяющих двигателей типа дизельных двигателей и двигателей Мерритта является их способность сжигать чрезвычайно бедные полные воздушно-топливные смеси. Двигатель с искровым зажиганием, в котором имеется предварительно смешанная воздушно-топливная смесь, во время такта сжатия ограничивается близким к стехиометрическим воздушно-топливным смесям, чтобы дать возможность пламени, начинающемуся с искры, распространяться по всему объему воздушно-топливной смеси в пространстве сгорания. Очень бедные полные воздушно-топливные смеси получаются в результате процесса полного расширения охладителя, который, в свою очередь, ведет к улучшению теплового коэффициента полезного действия двигателя и уменьшению вредных газов NO_x в выхлопных газах, особенно при частичных нагрузках. Тепловой коэффициент полезного действия поршневого двигателя внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом возрастает в случае горения бедной топливной смеси, когда средние температуры после выделения тепла падают ниже высоких значений, встречающихся при стехиометрическом сгорании.

Основными особенностями, способствующими высокой эффективности поршневых двигателей внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, являются очень быстрое сгорание и более низкие температуры газов после выделения тепла.

В автомобильных или высокооборотных дизельных двигателях не достигается быстрое сгорание, поскольку на более высоких оборотах нельзя обеспечить достаточное время для полного превращения в пар жидкого топлива прежде, чем оно воспламенится. С другой стороны, дизельный двигатель может способствовать более низким температурам газов после полного сгорания бедной топливной смеси при частичной нагрузке. В двигателях Мерритта потенциально можно добиться более быстрого сгорания, чем в дизельном двигателе, при всех условиях, а также низких температурах при частичной нагрузке. В двигателем Мерритта впуск топлива в топливный цилиндр осуществляется во время такта впуска и, хотя отдельно от основной массы воздуха, топливу дается гораздо больше времени для превращения в пар в маленьком количестве воздуха прежде, чем топливо поступит в пространство сгорания для воспламенения.

Пример известного двигателя Меррита показан на фиг. 1, это частичный поперечный разрез части двигателя, известного из патента GB-A-2246394. Этот двигатель представляет двигатель с воспламенением от сжатия, в котором используется свеча зажигания для зажигания воздушно-топливной смеси во время запуска и работы на холостом ходу таким же способом, как и в обычном бензиновом двигатели с искровым зажиганием, где воздушно-топливная смесь горит в виде фронта пламени. Ниже приводится краткое описание этого двигателя, а более подробное его описание приведено в патенте GB-A-2246394.

Двигатель содержит меньший поршень 18, смонтированный на днище 36 большего поршня 16. Поршень 18 включает в себя стойку 2134 и днище 35. Из фиг. 1 видно, что стойка 234 имеет изогнутое очертание, причем изгиб способствует вихревому движению воздуха, поступающего в пространство сгорания 20 из большего цилиндра 12, и вихревому движению воздушно-топливной смеси после вхождения в пространство сгорания 20. пространство сгорания расположено между стойкой 234 и стенкой 14а меньшего цилиндра 154. Форму и размер стойки выбирают так, чтобы создать подходящий объем камеры сгорания с соответствующими размером и формой.

Следует отметить, что днище 35 поршня 18 имеет кромку, осевая толщина которой меньше осевого расстояния между днищами 35 и 36 поршней 18 и 16. Днище 35 имеет цилиндрическую периферическую кромку 37, которая отстоит от стенки 14а меньшего цилиндра на некотором расстоянии с целью определения средства замедления в форме кольцевого зазора 128. Верхний конец меньшего цилиндра 14, если смотреть на чертеж, сделан с небольшой периферической канавкой 39, которая обеспечивает обходной канал для содействия вхождения, как описано ниже. Верхний конец меньшего цилиндра 14 обеспечен средством доступа, включающим в себя второй впускной канал 31 и дроссельную заслонку 32. Для подачи жидкого топлива во впускной канал 33 предусмотрен топливный инжектор 34. Дроссельная заслонка 32 управляет количеством воздуха, поступающего по впускному каналу 33, и осуществляет это независимо от количества топлива, подаваемого топливным инжектором 34.

Во время такта впуска двигателя воздух по впускному каналу 25 поступает в больший цилиндр 12. Через открытый клапан 31 воздух поступает также в меньший цилиндр 14 вместе с топливом от инжектора 34. На разницу давлений на днище 35 поршня 18 в ранней части такта сжатия может повлиять дроссельная заслонка 32 и регулирование по времени закрывания клапана 31. Это, в свою очередь, оказывает влияние на согласование по времени вхождения содержимого меньшего цилиндра 14 в пространство сгорания 20 недалеко от положения нижней мертвой точки поршня 18 к концу такта сжатия. Вхождение, в свою очередь, управляет установкой опережения зажигания превращенного к пар топлива посредством воспламенения от сжатия, когда воздушно-топливная смесь в цилиндре 14 встречается с более горячим воздухом, подаваемым в пространство сгорания 20 большим поршнем 16 во время такта сжатия.

Осевая длина канавки 39 больше толщины днища 35 меньшего поршня, что обеспечивает увеличенный зазор для вхождения воздушно-топливной смеси вокруг днища по обходной канавке 39. Канавка 39 обеспечивает также объем мертвого пространства в меньшем цилиндре 14 и этот объем мертвого пространства эффективно задерживает регулирование вхождения благодаря обеспечению дополнительного объема в цилиндре 12 во время такта сжатия.

В показанном на фиг. 1 двигателем имеется также дроссельная заслонка 23, расположенная во впускном канале 25, подающим воздух в меньший цилиндр 12, и свеча зажигания 52. Выпускной клапан и выпускной канал на фиг. 1 не показаны, но тем не менее, они имеются в двигателе и связаны с большим цилиндром 12. Положение поршней, показанное сплошными линиями, представляет положение верхней мертвой точки, а штрихпунктирные линии показывают положение поршней в их нижних мертвых точках.

Использование свечи зажигания в показанном на фиг. 1 известном двигателе Мерритта предназначено для того, чтобы позволить двигателю справиться с предельными условиями, такими, как работа на холостом ходу и запуск. В частности, при условии низкой частичной нагрузки и отношении количества топлива к количеству воздуха в меньшем цилиндре можно добиться близкого к стехиометрическому объема, способного воспламеняться посредством воспламенения от сжатия. Для избежания этой проблемы дроссельную заслонку 32 можно частично закрывать с целью поддержания отношения количества топлива к количеству воздуха в меньшем цилиндре 14 выше уровня, при котором происходит спонтанное воспламенение от сжатия. Однако уменьшение давления, которое возникает в меньшем цилиндре в результате этого действия дроссельной заслонки, может увеличить поток воздуха из большего цилиндра 12 через зазор 128 в меньший цилиндр 14, уменьшая, таким образом, соотношение воздушно-топливной смеси обратно к стехиометрическому и восстанавливая риск спонтанного воспламенения от сжатия в меньшем цилиндре 14 перед началами вхождений.

Чтобы предотвратить это, используется дроссельная заслонка 23 с целью уменьшения давлений сжатия в большем цилиндре 12 посредством снижения впуска воздуха в двигатель. Это действие состоит в уменьшении потока воздуха через зазор 128 во второй цилиндр, что устраняет опасность спонтанного воспламенения от сжатия перед вхождением. В результате снижения потока воздуха посредством дроссельной заслонки 23 снижается также максимум давления сжатия и температуры. При пониженных температурах в конце сжатия воздушно-топливная смесь не может вспыхнуть посредством воспламенения от сжатия, и в этом случае можно использовать свечу зажигания 52 для воспламенения смеси обычным способом искрового зажигания, когда входит смесь. В этом случае воздушно-топливная смесь горит в виде пламени, который распространяется по смеси обычным способом, используемым в бензиновых двигателях с искровым зажиганием.

Настоящее изобретение касается улучшенного двигателя внутреннего сгорания и способа его работы.

В соответствии с этим предлагаемый двигатель внутреннего сгорания включает в себя по крайней мере одну группу из первого и второго цилиндров, где первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр, соответственные первый и второй поршни, способные перемещаться в упомянутых цилиндрах, средство впуска воздуха, сообщающееся с первым цилиндром, средство выпуска, сообщающееся с первым цилиндром, первый источник топлива, предназначенный для обеспечения топливом второго цилиндра, средство, определяющее пространство сгорания, когда поршни находятся по существу в положении нижней (внутренней) мертвой точки, средство зажигания, сообщающееся с пространством сгорания, средства замедления для замедления вхождения воздушно-топливной смеси из второго цилиндра в пространство сгорания до достижения вторым поршнем заранее выбранной точки в его такте сжатия, при этом он содержит средство удерживания давления и температуры на уровне недостаточности для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива почти в конце каждого такта сжатия и средство управления для запуска средства зажигания для разрядки энергии зажигания в пространство сгорания после начала вхождения и до завершения вхождения для воспламенения части входящего топлива, чтобы увеличить тем самым температуры и давление в пространстве сгорания до уровней, достаточных для воспламенения оставшегося топлива воспламенением от сжатия, причем пространство сгорания сообщается с обоими цилиндрами во время рабочего такта.

При этом второй поршень имеет днище, которое находится на расстоянии от днища второго поршня и подсоединено к нему и которое имеет кромку, относительно меньшую в осевом направлении по сравнению с расстоянием между днищем первого поршня и днищем второго поршня в осевом направлении, определяя тем самым пространство сгорания между днищами поршней и боковой стенкой второго цилиндра, средство зажигания представляет средство воспламенения с искровым запуском, средство удерживания давления и температуры на уровне недостаточности для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива почти в конце такта сжатия включает в себя степень геометрического сжатия двигателя, являющегося отношением объемов внутри цилиндров, пригодных для занятия газом в положениях верхней и нижней мертвых точек поршней, упомянутое средство удерживания давления и температуры на уровне недостаточности для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива почти в конце такта сжатия дополнительно включает в себя средства дроссельных заслонок для дросселирования воздуха, впускаемого первым цилиндром через средства впуска воздуха для поддержания давления и температуры газа в упомянутых цилиндрах на уровнях, не достаточных для того, чтобы вызывать спонтанное воспламенение от сжатия используемого топлива до зажигания средством зажигания.

Кроме того, двигатель имеет средство доступа, связанное с вторым цилиндром для впуска топлива и воздуха во второй цилиндр во время такта впуска, причем средство доступа включает в себя первое канальное средство, открывающееся во второй цилиндр, и первое клапанное средство для управления упомянутым канальным средством, первый источник топлива представляет топливный инжектор низкого давления, экранированный первым клапанным средством, первое канальное средство представляет собой впускной и выпускной каналы для второго цилиндра, средство доступа содержит второе канальное средство, образующее выпускной канальное средство для второго цилиндра и второе клапанное средство для управления вторым канальным средством, имеется средство выпуска, связанное с вторым цилиндром для выпуска из него газообразных продуктов сгорания, причем упомянутое средство выпуска содержит выпускное канальное средство, открывающееся во второй цилиндр, и выпускное клапанное средство для управления выпускным канальным средством, при этом первый источник топлива представляет собой топливный инжектор для впрыскивания топлива непосредственно во второй цилиндр, выпускное канальное средство связано со средствами впуска воздуха для обеспечения рециркулирования выхлопного газа.

При этом средства впуска воздуха и средства выпуска первого цилиндра представляют исключительно средства впуска и выпуска воздуха для второго цилиндра, а первый источник топлива представляет собой топливный инжектор для подачи топлива непосредственно во второй цилиндр, первое канальное средство связано с емкостью, которая выполнена переменной и сообщена со средствами впуска воздуха посредством клапана для управления давлением газа в емкости, которая, в свою очередь, сообщена с атмосферой посредством клапана и вентилятора, для управления давлением газа в упомянутой емкости.

Второй источник топлива в виде инжектора жидкого топлива высокого давления расположен так, что когда днище второго поршня находится по существу в положении своей нижней мертвой точки, второй источник топлива может подавать в пространство сгорания топливо под давлением дополнительно к топливу, подаваемому во второй цилиндр первым источником топлива, двигатель имеет средство для управления первым источником топлива с целью подачи части общего количества топлива, которое должно передаваться во второй цилиндр в пространство над днищем второго поршня, выполненное с возможностью начала и конца подачи, когда второй поршень находится в заранее определенных местоположениях на расстоянии от положения нижней мертвой точки, и для управления вторым источником топлива с целью подачи дополнительной части общего количества топлива в пространстве сгорания, когда поршни оказываются по существу, в положении нижней мертвой точки или около нее.

Первый источник топлива представляет собой топливный инжектор высокого давления, расположенный в боковой стенке второго цилиндра для подачи топлива непосредственно во второй цилиндр и выше и ниже днища второго цилиндра, второй источник топлива и дроссельная заслонка расположены в средстве впуска воздуха первого цилиндра для подачи способной воспламеняться от искры воздушно-топливной смеси, чтобы позволить двигателю работать в обычном режиме искрового зажигания, кромка днища второго поршня расположена на расстоянии в радиальном направлении от соседней стенки второго цилиндра, определяя зазор между ними, который содержит упомянутое средство замедления, на конце второго цилиндра, удаленном от первого цилиндра, сформировано средство, определяющее обходной канал вокруг кромки днища поршня, когда второй поршень находится по существу в положении своей нижней мертвой точки, средство обходного канала представляет собой канавку, образованную в стенке второго цилиндра, идущую по крайней мере по части окружности второго цилиндра.

Способ работы двигателя внутреннего сгорания, имеющего по крайней мере одну группу первого и второго цилиндров, где первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр, соответственные первый и второй поршни, способные перемещаться в упомянутых цилиндрах, средство впуска воздуха, сообщающееся с первым цилиндром, средство выпуска, сообщающееся с первым цилиндром, первый источник топлива для подачи топлива во второй цилиндр, средство, определяющее пространство сгорания, когда поршни находятся по существу в положении нижней мертвой точки, причем пространство сгорания сообщается с обоими цилиндрами во время рабочего такта, средство зажигания, сообщающееся с упомянутым пространством сгорания, средство замедления для замедления вхождения воздушно-топливной смеси из второго цилиндра в пространство сгорания прежде, чем второй поршень достигнет заранее выбранной точки в своем такте сжатия, он включает в себя средство управления для управления зажиганием, средство, приспособленное для удержания давления и температуры на уровне недостаточности для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива почти в конце такта сжатия, введение первого, заранее выбранного количества топлива во второй цилиндр во время такта впуска и/или сжатия двигателя, разрядку энергии зажигания в пространство сгорания после начала вхождения и перед завершением вхождения для воспламенения части входящего топлива для увеличения температуры и давления в пространстве сгорания до уровней, достаточных для воспламенения остального топлива воспламенением от сжатия, при этом второй поршень имеет днище, которое находится на расстоянии от днища первого поршня и подсоединено к нему и которое имеет кромку, относительно меньшую в осевом направлении по сравнению с расстоянием между днищем первого поршня и днищем второго поршня в осевом направлении, определяя тем самым пространство сгорания между днищами поршней и боковой стенкой второго цилиндра.

Предлагаемый способ дополнительно включает в себя впрыскивание второго заранее выбранного количества жидкого топлива под высоким давлением в пространство сгорания к концу такта сжатия для воспламенения посредством воспламенения от сжатия, первое заранее выбранное количество топлива впрыскивается во второй цилиндр во время такта впуска, которое вводится во впускной канал, сообщающийся с вторым цилиндром через впускной клапан, который открыт во время такта впуска, второе топливо представляет собой дизельное топливо, а первое топливо представляет собой легкоиспаряющееся топливо, отличное от дизельного топлива, например бензин.

Способ дополнительно включает в себя введение дополнительного заранее выбранного количества топлива в первый цилиндр во время такта впуска, управляя в то же время количеством воздуха, введенного в первый цилиндр для обеспечения смеси с заранее выбранным соотношением топлива и воздуха в первом цилиндре для обеспечения с первым заранее выбранным количеством топлива по существу стехиометрического общего соотношения топлива и воздуха, воздух, впускаемый в первый цилиндр, дросселируют для управления температурами и давлениями в конце сжатия до уровней недостаточных для того, чтобы вызывать воспламенение от сжатия до разряда энергии зажигания в пространстве сгорания.

На фиг.1 представлен частичный поперечный разрез варианта осуществления известного двигателя Мерритта, на фиг.2 - схематический поперечный разрез первого соответствующего настоящему изобретению варианта осуществления двигателя, на фиг. 3 и 4 - варианты расположения свечи зажигания по отношению к движению газа, на фиг.5 - вариант двигателя показанного на фиг.2, на фиг. 6-11 и 16 - различные варианты осуществления соответствующего изобретению двигателя, показывающие различные способы, которыми меньший цилиндр может выполнять чередующееся поглощение и выделение газа, на фиг.12-15 - следующие варианты осуществления соответствующего настоящему изобретению двигателя, на фиг.17 представляет вид варианта, показанного на фиг.5 двигателя, где поршни изображены в положении верхней мертвой точки.

Соответствующий настоящему изобретению способ зажигания требует использования искрового зажигания во время большей части или на всех рабочих режимах двигателя на его полном диапазоне оборотов и нагрузок.

Рассматривая фиг. 2, отметим, что геометрическое отношение сжатия двигателя можно уменьшить до точки, когда воспламенение от сжатия используемого топлива не происходит, например ниже 12:1 для бензина с очень высоким октановым числом и ниже 10:1 для бензина, имеющего среднее октановое число. Эта конструктивная особенность обеспечивает такое положение, что предварительно превращенное в пар топливо, поступающее или входящее из меньшего цилиндра 14 в пространство сгорания 20, не подвергается самопроизвольному воспламенению при соприкосновении с воздухом в пространстве сгорания, а ожидает появления искры, вырабатываемой свечой зажигания 52, используя внешнее управление. Свеча зажигания воспламеняет богатую смесь предварительно превращенного в пар топлива в некотором количестве воздуха в тот момент, когда оно начинает смешиваться с некоторым дополнительным воздухом, и при таких условиях может происходить надежное искровое зажигание.

Искровое зажигание воздействует только на то топливо, которое к моменту выполнения искрового зажигания вошло через днище 35 меньшего поршня. Повышение давления и температуры, связанное с горением, начатым искрой, подвергает действию остальную часть топлива, входящего через днище 35 поршня с целью воспламенения посредством воспламенения от сжатия.

Основное преимущество этого способа работы состоит в гораздо более простом управлении зажиганием посредством возбуждения свечи зажигания. Точный момент вхождения больше не является критическим, и вхождение может начинаться раньше, чем это может происходить в случае двигателей Марритта с чистым воспламенением от сжатия.

Уменьшение степени сжатия лишь незначительно снижает теоретический потенциал теплового коэффициента полезного действия двигателя. Для балансирования этого действия увеличенный размер пространства сгорания уменьшает относительное действие паразитных объемов в другом месте и способствует осуществлению лучшего движения газов во время горения.

На фиг.2, 3 и 4 показаны два возможных места расположения свечи зажигания 52. На фиг. 3 свеча зажигания показана установленной внутри полости обходного канала 39 в стратегическом месте, где пары топлива встречаются с воздухом, циркулирующим под днищем меньшего поршня. Направление потока воздуха схематически показано толстыми стрелками, а топлива - тонкими стрелками. На фиг.4 свеча зажигания показана расположенной непосредственно под полостью 39 обходного канала. В таком случае искровое зажигание можно преимущественно устанавливать по времени так, чтобы оно появлялось, как только днище меньшего поршня начинает открывать полость 39.

Следует понимать, что многие из конструктивных особенностей описанного в патенте GB-A-2246394 двигателя применимы к настоящему изобретению. В частности, обычными особенностями, о которых необходимо упомянуть, являются конструкция меньшего поршня по отношению к стойкам, которая остается такой же, так как служит для обеспечения второй канавки 135 обходного канала у нижнего конца меньшего цилиндра 14, необязательное обеспечение основания 84 для меньшего поршня на днище 36 большого поршня или рядом с ним, способы, предназначенные для стимулирования завихрения воздуха, поступающего в пространство сгорания 20. Конструкция двигателя, предназначенная для работы на двухтактном цикле, показанная на фиг. 15 и 16 изобретения GB-A-2246394, особенно подходит для соответствующего изобретению способа зажигания.

К настоящему изобретению можно применить описание смешанных двигателей в патенте GB-A-2246394. Смешанному дизелю, показанному на фиг.6 и фиг.7 в патенте GB-A-2246394, можно помочь искровым зажиганием в соответствии с настоящим изобретением, как описывается дополнительно ниже со ссылкой на фиг.12-14.

Рассматриваемая теперь фиг. 5, отметим, что здесь показана конструкция двигателя, который идентичен показанному на фиг.1 двигателю, за исключением того, что дроссельная заслонка 23' имеет меньшую лопатку для обеспечения только предельного управления. При работе в соответствии с настоящим изобретением в четырехтактном режиме воздух проходит через воздушный канал 25 без влияния дросселирования при нормальных условиях. Топливо впрыскивается топливным инжектором 34 в канал 33 впуска топлива. Топливо может впрыскиваться в любой момент, поскольку оно не может проходить в меньший цилиндр 14, пока не откроется клапан 31. Во время такта впуска клапан 31 открывается, чтобы дать возможность топливу и воздуху войти в меньший цилиндр 14.

Во время такта сжатия давление в меньшем цилиндре 14 возрастает медленнее, чем давление в большем цилиндре 12, частично из-за объема мертвого пространства, созданного канавкой 39, сделанной для обеспечения этого действия.

К конце такта сжатия происходит вхождение и некоторая часть топлива проходит через зазор 128 в пространство сгорания. Свеча зажигания активизируется после начала вхождения и предпочтительно до того, как поршни достигнут положения нижней (внутренней мертвой точки. Первоначальное возникающее горение воздушно-топливной смеси повышает давление и температуру в пространстве сгорания до таких уровней, которые достаточны для обеспечения самопроизвольного воспламенения посредством воспламенения от сжатия оставшейся части воздушно-топливной смеси, входящей через зазор 128. Это происходит даже в том случае, если первоначальное пламя, создаваемой искрой, не способно достичь этого топлива.

В конце рабочего такта открывается впускной клапан (не показан) большего цилиндра 12, обеспечивая выход продуктам сгорания. Для меньшего цилиндра 14 можно обеспечивать или не обеспечивать отдельный выпускной канал.

Дроссельную заслонку 23 при тонкой настройке можно использовать для незначительного уменьшения всасывания воздуха во время такта впуска, чтобы избежать возможности воспламенения от сжатия топлива после вхождения, но до вырабатывания искры. Это может случиться, например, в случае плохого топлива или жаркий день.

Дроссельная заслонка 32 также оказывается необязательной и ее можно использовать для содействия управления синхронизацией вхождения, хотя в случае воспламенения от сжатия с искровым запуском такое управление обычно не требуется.

Существует ряд устройств, предназначенных для управления чередующимся поглощением и выделением газа меньшим цилиндром, ниже приводится их описание со ссылкой на фиг.6-11.

Рассматривая фиг.6 отметим, что здесь представлен схематический поперечный разрез предпочтительной формы изобретения, иллюстрирующий чередующееся поглощение и выделение газа меньшего цилиндра 14 с использованием двух клапанов. Меньший цилиндр имеет впускной клапан 31 и выпускной клапан 150, работающие независимо друг от друга. Топливо впрыскивается во впускной канал 33 в любой момент, как упоминалось выше относительно фиг.5. Выпускной канал 151 предпочтительно соединен с основным каналом 25 впуска воздуха, снабжающим воздухом больший цилиндр 12. Это обеспечивает улавливание любого несгоревшего топлива, снижая выделения с выхлопными газами, а также обеспечивая рециркулирование газообразных продуктов сгорания, которые возрастают пропорционально нагрузке двигателя.

На фиг. 8 представлен вид, аналогичный виду, изображенному на фиг. 6, иллюстрирующий чередующееся поглощение и выделение газа меньшего цилиндра 14 с использованием только одного клапана 31, которым является впускной клапан. Топливный инжектор 34 экранируется клапаном 31 от давлений и температур сгорания. Выхлопные газы выпускаются через зазор 128, больший цилиндр 12 и выпускной канал 27.

На фиг. 9 показан другой способ управления чередующимся поглощением и выделением для меньшего цилиндра 14 с использованием одного клапана 31, действующего в качестве и впускного и выпускного для меньшего цилиндра 14. Перемещению газов в меньший цилиндр 14 и из него способствует двукратное открывание клапана 31 во время одного цикла двигателя при работе на четырехтактной последовательности, один раз во время такта выпуска и еще раз во время такта впуска.

Открывание клапана 31 во время такта выпуска дает возможность легко выпускать отработавший газ, захваченный выше днища 35 поршня.

Канал впуска-выпуска 33 соединен с каналом впуска воздуха 25 большего цилиндра 12, как описано со ссылкой на фиг. 6. Топливный инжектор 34 подает топливо в место вблизи клапана 31 во время такта впуска, чтобы избежать вдувание топлива в больший цилиндр во время такта выпуска.

На фиг. 7 представлено схематическое поперечное сечение еще одной формы изобретения, иллюстрирующее чередующееся всасывание и выпуск газа меньшим цилиндром с использованием одного клапана. Меньший цилиндр имеет один выпускной клапан 150 и топливный инжектор 34, который выпускает топливо непосредственно в меньший цилиндр 14 в самом начале такта впуска. Газообразные продукты сгорания, выходящие из меньшего цилиндра 14 во время такта выпуска можно преимущественно направлять во впускной канал 25, по которому поступает воздух в больший цилиндр 12, опять точно так же, как описано со ссылкой на фиг. 6.

Во время такта впуска воздух поступает в меньший цилиндр через кольцевой зазор 128 вокруг днища меньшего поршня 18. Насосная потеря, вызываемая таким впуском, маленькая и равна возможно меньше 0,1 бара, если площадь днища меньшего поршня составляет 10% площади днища большего поршня.

На фиг. 10 представлена схематически еще одна форма изобретения, аналогичная показанному на фиг. 6 и 7, иллюстрирующих чередующиеся впуск и выпуск газа меньшим цилиндром без клапанов. Поскольку меньший цилиндр 14 не имеет своих собственных впускного и выпускного клапанов, он принимает воздух и выпускает газообразные продукты сгорания через основные впускной и выпускной каналы 25, 27 большего цилиндра 12, где газы проходят между двумя цилиндрами через зазор 128 вокруг днища меньшего поршня. Такая конструкция имеет преимущество механической упрощенности за счет некоторых дополнительных насосных потерь и возможно некоторых выделений с выхлопными газами углеводородов и окиси углерода.

На фиг. 11 представлен более подобный вид показанного на фиг. 9 двигателя, иллюстрирующий добавление закрытого резервуара 1000, который может сообщаться с впускным каналом 25 посредством клапана 1010.

Выполнение двигателя в виде отделяющего двигателя Мерритта улучшается благодаря содержанию газообразных продуктов сгорания, подаваемых через клапан 31 в резервуаре 1000. Объем резервуара выбирают таким, который обеспечивает соответствующее увеличение давления в нем в конце такта выпуска. Объем может быть постоянным или его можно менять посредством плунжера, перемещающегося в трубке (не показаны). Емкость может представлять собой шарообразную форму, как показано на фиг. 11, либо может быть в виде трубопровода, подсоединенного к каналу клапана 31, если трубопровод герметизируется на обоих концах. Может оказаться полезной дроссельная заслонка 32 для управления потоком в канал клапана 31 и из него, но она может оказаться и ненужной.

Давление горячих выхлопных газов, улавливаемых емкостью 1000 при закрытом клапане 31, несколько выше атмосферного давления. Эти газы содержат также любое несгоревшее топливо, которое остается над днищем 35 меньшего поршня. Топливный инжектор 34 выпускает свое топливо в этот задержанный газ. Топливный инжектор можно располагать там, где он показан на чертеже, либо он может разряжаться непосредственно в шарообразный резервуар, если такое расположение поможет более эффективному испарению топлива. Синхронизацию впрыска топлива можно выбирать таким образом, чтобы способствовать лучшему превращению топлива в пар, поскольку это может происходить во время любой части цикла.

Когда клапан 31 снова открыт во время такта впуска, находящиеся в колбе 1000 или в герметизированной трубке, если она используется вместо колбы, газы под небольшим давлением устремляются в цилиндр 14, неся с собой пары топлива. Продукты сгорания от предыдущего цикла помогают превращению в пар топлива, а также задерживают образование окисей углерода, способствуя "рециркулированию газообразных продуктов сгорания", что является общепризнанным способом управления выделением NO_x с выхлопными газами.

Повышение давления в колбе 1000 зависит от числа оборотов двигателя. На малых оборотах давление может оказаться недостаточным для гарантирования хорошего процесса впуска после процесса выпуска. Для преодоления этого шарообразная емкость 1000 соединена с впускным каналом 25 посредством клапана 1010, который может открываться при условиях низких оборотов или всякий раз, когда максимум давления в шарообразной емкости падает ниже требуемого значения. Когда клапан 1010, открыт, выхлопные газы поступают во впускной канал 25, идущий к большему цилиндру 12 для рециркулирования, а всасываемый воздух втягивается из впускного коллектора, снабжающего больший цилиндр.

Клапаном 1010 может управлять система управления двигателем или он может работать автоматически под непосредственным влиянием уровня давления в шарообразной колбе 1000.

На фиг. 16 показан альтернативный способ обеспечения принудительной подачи воздуха в меньший цилиндр 14. Здесь для подачи воздуха под давлением в меньший цилиндр во время такта впуска используется маленький вентилятор или компрессор 1002. Вентилятор может включать, когда необходимо, систему управления двигателем. При необходимости вентилятор можно приводить в действие совместно с колбой 1000 посредством введения клапана 1001, который остается закрытым во время работы колбы и открывается, когда требуется и вступает в работу вентилятор.

Необходимо понимать, что управление процессом впуска в меньший цилиндр оказывается более важным тогда, когда позади клапана 31 расположен топливный инжектор 34. Такая конструкция позволяет экранировать топливный инжектор от давлений и температур сгорания.

Управление процессом впуска в меньший цилиндр оказывается менее важным в том случае, если для подачи топлива непосредственно в меньший цилиндр установлен топливный инжектор 31, как в случае, показанном на фиг. 7, 12 и 14, для смешанной компоновки дизельного двигателя. Следовательно, на фиг. 7 показано, что процесс впуска внутренний, воздух в меньший цилиндр впускается из большего цилиндра, где он входит через впускной клапан 24.

Фиг. 12 иллюстрирует еще одну предпочтительную форму изобретения в виде дизельной смешанной формы. В показанном на фиг. 12 двигателе используется два топливных инжектора 34, 60 совместно со свечой зажигания 52, предназначенной для содействия воспламенения от сжатия с искровым запуском. Чередующийся впуск и выпуск газа меньшим цилиндром 14 можно осуществлять таким же образом, как описано со ссылкой на фиг. 6 - 10, используя один клапан, служащий в качестве и впускного и выпускного клапана, или два отдельных клапана, служащих соответственно в качестве впускного и выпускного клапанов, связывающихся непосредственно с меньшим цилиндром, либо вообще без клапанов.

Топливный инжектор 34 впрыскивает небольшое количество топлива в меньший цилиндр 14 во время такта впуска и это топливо превращается в пар прежде, чем оно войдет в пространство сгорания. Поэтому оно может воспламеняться искрой. Воспламенение этого топлива повышает давление и температуру в пространстве сгорания, позволяя основной массе топлива, которое впрыскивается топливным инжектором 60 вблизи окончания такта сжатия, воспламеняться посредством воспламенения от сжатия. Таким образом можно уменьшить степень сжатия, необходимую для воспламенения топлива.

Если инжектор 34 снабжен другим более легкоиспаряющимся топливом, типа бензина, тогда как инжектор 60 снабжает дизельным топливом, работу смешанного дизельного двигателя и двигателя Мерритта можно дополнительно улучшить и степень сжатия двигателя можно уменьшить еще больше, например, до отношений между 12:1 и 13:1 вместо отношений между 24:1 и 18:1, которые являются нормальными для обычных дизельных двигателей.

На фиг. 13 представлен вид, аналогичный фиг. 12, иллюстрирующий инжектор 34, расположенный для впрыскивания топлива во впускной канал 33. Легкоиспаряющееся топливо (например, бензин) впрыскивается инжектором 34 для подачи в меньший цилиндр 14 во время такта впуска, тогда инжектор 60 впрыскивает дизельное топливо почти в конце такта сжатия. После вхождения топливо воспламеняется искрой, а затем воспламеняется дизельное топливо горячими газами в режиме воспламенения от сжатия.

В показанном на фиг. 13 двигателе можно также использовать любые компоновки клапанов с чередующегося впуска и выпуска газа, указанные на фиг. 12.

На фиг. 14 представлен еще один вид двигателя, аналогичный показанному на фиг. 12 и 13, иллюстрирующий еще одну предпочтительную форму изобретения в виде смешанного двигателя Мерритта и дизеля, в котором можно использовать любую компоновку клапанов чередующегося впуска и выпуска газа, указанную на фиг. 12. При работе инжектор 34 дизельного топлива вначале впрыскивает топливо в меньший цилиндр во время такта впуска, а затем впрыскивает дополнительное количество топлива к концу такта сжатия. Топливный инжектор 34 снабжает дизельным топливом, а степень сжатия двигателя можно снизить, как описано со ссылкой на фиг. 12.

Показанная на фиг. 8 патента GB-A-2246394 смешанная двигательная система с искровым зажиганием полностью применима к настоящему изобретению, но способ работы отличается. Фиг. 8 патента GB-A-2246394 фактически воспроизводится здесь в виде фиг. 15. Обращаясь к фиг. 15. отметим, что двигатель способен работать со стехиометрическими воздушно-топливными смесями, снабженными через любой из двух впускных клапанов 24 или 31, либо через два, поскольку степень сжатия двигателя поддерживается ниже величины, которая может вызывать спонтанное воспламенение от сжатия.

Показанный на фиг. 15 двигатель может запускаться и работать на холостом ходу в режиме двигателя Мерритта посредством обеспечения топлива через инжектор 34, в то время, как инжектор 82 остается не действующим, а дроссельная заслонка 83 полностью открыта. Работа на частичной нагрузке двигателя может продолжаться в режиме Мерритта, который дает двигателю преимущество в части более высокого теплового коэффициента полезного действия при работе на частичной нагрузке и холостом ходу по сравнению с обычным современным двигателем с искровым зажиганием, используя свечу зажигания 52 для содействия воспламенению от давления с искровым запуском.

При работе на частичной нагрузке в режиме Мерритта с более бедным воздушно-топливными соотношениями, чем порог образования окисей азота, двигатель находится в пределах закона о выделениях с выхлопными газами, даже если использованное любое трехходовое устройство для улавливания продуктов сгорания их выхлопных газов обнаруживает свободный кислород в потоке выхлопных газов, причем NO_x при этих условиях отсутствует.

Преимущество работы двигателя в режиме бензинового двигателя с искровым зажиганием со стехиометрической воздушно-топливной смесью и трехходовым устройством для улавливания продуктов сгорания из выхлопных газов состоит в том, что можно получить более высокие значения эффективного давления средства торможения, чем это можно обеспечить в случае режима работы Мерритта, в частности, когда этот режим используется при частичной нагрузке, ниже порога воздушно-топливной смеси для образования NO_x. В транспортном режиме Мерритта при движении автомобиля в городских условиях и при облегченной езде по автострадам, тогда как режим бензинового двигателя с искровым зажиганием автоматически выбирается для эксплуатации двигателя в условиях полной нагрузки.

Переключение с режима двигателя Мерритта на обычный режим работы двигателя с искровым зажиганием можно осуществлять так, чтобы получить преимущества при приближении к условию полной нагрузки двигателя, когда требуется максимальное использование воздуха. Другими словами, когда весь находящийся в обоих цилиндрах 14 и 16 воздух может потребоваться для сжигания наибольшего количества топлива. В этом случае инжектор 82 приводится в действие системой управления двигателем, тогда как инжектор 34 либо прекращает действовать, либо приводится в действие с пониженными количествами топлива. Поступающая через впускной клапан 24 предварительно подготовленная воздушно-топливная смесь может быть стехиометрической, разблокирующей свечу зажигания 52, которая в соответствии с настоящим изобретением может непрерывно находится в рабочем состоянии и быть готовой воспламенять смесь под управлением системы управления двигателем.

Переход от работы на полной нагрузке к работе на частной нагрузке можно осуществлять постепенно с помощью дроссельной заслонки 83, используемой для снижения от полной нагрузки в режиме работы бензинового двигателя с искровым зажиганием, и до тех пор, пока подача топлива полностью перейдет к инжектору 34, и в это время дроссельная заслонка может оказаться полностью открытой.

В этом смешанном методе работы воспользовались способом искрового зажигания в режиме работы двигателя Мерритта, соответствующим настоящему изобретению, чтобы позволить полностью использовать воздух, следовательно увеличить выходную мощность при полной нагрузке, сохраняя в то же время высокий потенциал теплового коэффициента полезного действия двигателя Мерритта на частичных нагрузках и при работе на холостом ходу.

Работа показанного на фиг. 15 двигателя отличается от работы двигателя, описанного в патенте GB-A-2246394, тем, что свеча зажигания 52 всегда используется для инициирования воспламенения в режиме Мерритта и в режиме бензинового двигателя с искровым зажиганием.

Основной целью работы бензинового двигателя с искровым зажиганием является создание возможности использования большого количества воздуха, чем это возможно при использовании режима отделения. Это приводит к большим значениям среднего эффективного давления и более высокой выходной мощности. Следовательно, режим отделения подходит для работы двигателя на частичной нагрузке или на среднем эффективном давлении при частичной нагрузке, при работе двигателя с высоким тепловым коэффициентом полезного действия.

Нормальные двигатели с искровым зажиганием работают с гораздо более низким тепловым коэффициентом полезного действия на среднем эффективном давлении при частичной нагрузке. В то же самое время режим работы бензинового двигателя с искровым зажиганием позволяет тому же двигателю Мерритта достигнуть среднего эффективного давления при полной нагрузке, сопоставимого с нормальными с искровым зажиганием в эксплуатационных условиях, когда бензиновые двигатели с искровым зажиганием работают более эффективно. Таким образом, преимущества двигателя Мерритта, работающего на принципе воспламенения от сжатия с искровым запуском, позволяет создать двигатель, способный работать с более высоким тепловым коэффициентом полезного действия в широком диапазоне условий рабочих нагрузок, чего могут в настоящее время достигнуть и существующие двигатели с искровым зажиганием или дизельные двигатели.

На фиг. 16 представлен вид, аналогичный показанному на фиг. 15, на котором работе двигателя в режиме Мерритта (отделения) помогает использование шарообразной колбы 1000, клапана 1001 и вентилятора 1002, как описано со ссылкой на фиг. 11.

Требование к работе в режиме с искровым зажиганием состоит в том, чтобы поддерживать тепло основного поршня 234 при температуре, достаточно низкой, чтобы избежать преждевременного воспламенения способной воспламеняться воздушно-топливной смеси, подаваемой ниже днища 35 в режиме без отделения или в режиме работы бензинового двигателя с искровым зажиганием. Это требует охлаждения тела 234 меньшего поршня, например, посредством направления струи масла на его основание через поршневой палец. Если такое охлаждение оказывается необходимым то температура днища 35 может оказаться недостаточной для превращения в пар всего топлива, подаваемого в меньший цилиндр во время режима отделения. В таком случае захват газообразных продуктов сгорания в колбе 1000 обеспечивает в качестве компенсации дополнительный способ превращения в пар топлива.

На фиг. 17 представлен еще один вид варианта двигателя, показанного на фиг. 7, иллюстрирующий меньший поршень, выходящий из отверстия меньшего цилиндра 14 в его положение верхней (внешней) мертвой точки. Компановка элементов для чередующихся впуска и выпуска газа для меньшего цилиндра может иметь любую описанную выше форму. На фиг. 17 для меньшего цилиндра 14 обеспечен один выпускной клапан. Отсутствие впускного клапана может оказаться полезным для меньшего цилиндра, поскольку здесь желательно частичное разрежение для втягивания воздуха из большего цилиндра 12, когда поршни находятся в положении верхней мертвой точки, а также для избежания чрезмерной утечки топлива в больший цилиндр 12. Чтобы избежать чрезмерного повышения давления в меньшем цилиндре 16 в начале такта впуска, желательно для меньшего цилиндра 16 обеспечить выпускной канал 151 и выпускной клапан 150. Выпускной канал 151 сообщается с впускным каналом 25 большего цилиндра 12 для обеспечения рециркулирования любых несгоревших углеводородов и окиси углерода. При отсутствии впускного клапана, как показано на фиг. 17, топливный инжектор 34 сообщается непосредственно с меньшим цилиндром 14, но другие элементы поочередных впусков и выпусков газа могут отличаться.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя по меньшей мере одну группу первого и второго цилиндров, где первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр, соответственные первый и второй поршни, способные перемещаться в упомянутых цилиндрах, средство впуска воздуха, сообщающееся с первым цилиндром, средство выпуска, сообщающееся с первым цилиндром, первый источник топлива, предназначенный для обеспечения топливом второго цилиндра, средство, определяющее пространство сгорания, когда поршни находятся по существу в положении нижней (внутренней) мертвой точки, средство зажигания, сообщающееся с пространством сгорания, средства замедления для замедления вхождения воздушно-топливной смеси из второго цилиндра в пространство сгорания до достижения вторым поршнем заранее выбранной точки в его такте сжатия, отличающийся тем, что он содержит средство удерживания давления и температуры на уровне недостаточности для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива почти в конце каждого такта сжатия и средство управления для запуска средства зажигания для разрядки энергии зажигания в пространство сгорания после начала вхождения и до завершения вхождения для воспламенения части входящего топлива, чтобы увеличить тем самым температуру и давление в пространстве сгорания до уровней, достаточных для воспламенения оставшегося топлива воспламенения от сжатия, причем пространство сгорания сообщается с обоими цилиндрами во время рабочего такта.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что второй поршень имеет днище, которое находится на расстоянии от днища второго поршня и подсоединено к нему и которое имеет кромку, относительно меньшую в осевом направлении по сравнению с расстоянием между днищем первого поршня и днищем второго поршня в осевом направлении, определяя тем самым пространство сгорания между днищами поршней и боковой стенкой второго цилиндра.

3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что средство зажигания представляет средство воспламенения от сжатия с искровым запуском.

4. Двигатель по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что средство удерживания давления и температуры на уровне недостаточности для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива почти в конце такта сжатия включает в себя степень геометрического сжатия двигателя, являющуюся отношением объемов внутри цилиндров, пригодных для занятия газом в положениях верхней и нижней мертвых точек поршней.

5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что упомянутое средство удерживания давления и температуры на уровне недостаточности для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива почти в конце такта сжатия дополнительно включает в себя средства дроссельных заслонок для дросселирования воздуха, впускаемого первым цилиндром через средства впуска для поддержания давления и температуры газа в упомянутых цилиндрах на уровнях, не достаточных для того, чтобы вызывать спонтанное воспламенение от сжатия используемого топлива до зажигания средством зажигания.

6. Двигатель по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что он имеет средство доступа, связанное с вторым цилиндром для впуска топлива и воздуха во второй цилиндр во время такта выпуска, причем средство доступа включает в себя первое канальное средство, открывающееся во второй цилиндр, и первое клапанное средство для управления упомянутым канальным средством.

7. Двигатель по п.6, отличающийся тем, что первый источник топлива представляет топливный инжектор низкого давления, экранированный первым клапанным средством.

8. Двигатель по п. 6 или 7, отличающийся тем, что первое канальное средство представляет впускной и выпускной каналы для второго цилиндра.

9. Двигатель по п.6 или 7, отличающийся тем, что средство доступа содержит второе канальное средство, образующее выпускное канальное средство для второго цилиндра, и второе клапанное средство для управления вторым канальным средством.

10. Двигатель по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что имеет средство выпуска, связанное с вторым цилиндром для выпуска из него газообразных продуктов сгорания, причем упомянутое средство выпуска содержит выпускное канальное средство, открывающееся во второй цилиндр, и выпускное клапанное средство для управления выпускным канальным средством, при этом первый источник топлива представляет собой топливный инжектор для впрыскивания топлива непосредственно во второй цилиндр.

11. Двигатель по любому из пп.7 - 10, отличающийся тем, что выпускное канальное средство связано со средствами впуска воздуха для обеспечения рециркулирования выхлопного газа.

12. Двигатель по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что средства впуска воздуха и средства выпуска первого цилиндра представляют исключительно средства впуска и выпуска воздуха для второго цилиндра, а первый источник топлива представляет собой топливный инжектор для подачи топлива непосредственно во второй цилиндр.

13. Двигатель по п.8, отличающийся тем, что первое канальное средство связано с емкостью.

14. Двигатель по п. 13, отличающийся тем, что емкость выполнена переменной.

15. Двигатель по п.13 или 14, отличающийся тем, что емкость сообщена со средствами впуска воздуха посредством клапана для управления давлением газа в емкости.

16. Двигатель по п.13 или 14, отличающийся тем, что емкость сообщена с атмосферой посредством клапана и вентилятора для управления давлением газа в упомянутой емкости.

17. Двигатель по п.2 или любому из пп.3 - 16 в сочетании с п.2, отличающийся тем, что второй источник топлива в виде инжектора жидкого топлива высокого давления расположен так, что, когда днище второго поршня находится по существу в положении своей нижней мертвой точки, второй источник топлива может выдавать в пространство сгорания топливо под давлением дополнительно к топливу, подаваемому во второй цилиндр первым источником топлива.

18. Двигатель по п.17, отличающийся тем, что имеет средство (М) для управления первым источником топлива с целью подачи части общего количества топлива, которое должно подаваться во второй цилиндр в пространство над днищем второго поршня, выполненное с возможностью начала и конца подачи, когда второй поршень находится в заранее определенных местоположениях на расстоянии от положения нижней мертвой точки, и для управления вторым источником топлива с целью подачи дополнительной части общего количества топлива в пространство сгорания, когда поршни оказываются по существу в положении нижней мертвой точки или около нее.

19. Двигатель по любому из пп.1 - 5, 10 и 12, отличающийся тем, что первый источник топлива представляет собой топливный инжектор высокого давления, расположенный в боковой стенке второго цилиндра для подачи топлива непосредственно во второй цилиндр и выше и ниже днища второго цилиндра.

20. Двигатель по любому из пп.1 - 15, отличающийся тем, что второй источник топлива и дроссельная заслонка расположены в средстве впуска воздуха первого цилиндра для подачи способной воспламеняться от искры воздушно-топливной смеси, чтобы позволить двигателю работать в обычном режиме искрового зажигания.

21. Двигатель по п.2 или любому из пп.3 - 20 в сочетании с п.2, отличающийся тем, что кромка днища второго поршня расположена на расстоянии в радиальном направлении от соседней стенки второго цилиндра, определяя зазор между ними, который содержит упомянутое средство замедления.

22. Двигатель по п.2 или любому из пп.3 - 21 в сочетании с п.2, отличающийся тем, что на конце второго цилиндра, удаленном от первого цилиндра, сформировано средство, определяющее обходной канал вокруг кромки днища второго поршня, когда второй поршень находится, по существу, в положении своей нижней мертвой точки.

23. Двигатель по п.22, отличающийся тем, что средство обходного канала представляет собой канавку, образованную в стенке второго цилиндра, идущую по крайней мере по части окружности второго цилиндра.

24. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, имеющего по меньшей мере одну группу первого и второго цилиндров, где первый цилиндр имеет больший рабочий объем, чем второй цилиндр, соответственные первый и второй поршни, способные перемещаться в упомянутых цилиндрах, средство впуска воздуха, сообщающиеся с первым цилиндром, средство выпуска, сообщающееся с первым цилиндром, первый источник топлива для подачи топлива во второй цилиндр, средство, определяющее пространство сгорания, когда поршни находятся, по существу в положении нижней мертвой точки, причем пространство сгорания сообщается с обоими цилиндрами во время рабочего такта, средство зажигания, сообщающееся с упомянутым пространством сгорания, средство замедления для замедления вхождения воздушно-топливной смеси из второго цилиндра в пространство сгорания прежде, чем второй поршень достигнет заранее выбранной точки в своем такте сжатия, отличающийся тем, что он включает в себя средство управления для управления зажиганием, средство, приспособленное для удерживания давления и температуры на уровне недостаточности для самопроизвольного воспламенения от сжатия используемого топлива почти в конце такта сжатия, введение первого, заранее выбранного количества топлива во второй цилиндр во время такта впуска и/или сжатия двигателя, разрядку энергии зажигания в пространство сгорания после начала вхождения и перед завершением вхождения для воспламенения части входящего топлива для увеличения температуры и давления в пространстве сгорания до уровней, достаточных для воспламенения остального топлива воспламенением от сжатия.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что второй поршень имеет днище, которое находится на расстоянии от днища первого поршня и подсоединено к нему и которое имеет кромку, относительно меньшую в осевом направлении по сравнению с расстоянием между днищем первого поршня и днищем второго поршня в осевом направлении, определяя тем самым пространство сгорания между днищами поршней и боковой стенкой второго цилиндра.

26. Способ по п.24 или 25, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя впрыскивание второго заранее выбранного количества жидкого топлива под высоким давлением в пространство сгорания к концу такта сжатия для воспламенения посредством воспламенения от сжатия.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что первое заранее выбранное количество топлива впрыскивается во второй цилиндр во время такта впуска.

28. Способ по п.26, отличающийся тем, что первое заранее выбранное количество топлива вводится в впускной канал, сообщающийся с вторым цилиндром через впускной клапан, который открыт во время такта впуска.

29. Способ по пп. 26, 27 или 28, отличающийся тем, что второе топливо представляет собой дизельное топливо, а первое топливо представляет собой легкоиспаряющееся топливо, отличное от дизельного топлива.

30. Способ по п.29, отличающийся тем, что первое топливо представляет собой бензин.

31. Способ по п.24 или 25, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя введение дополнительного заранее выбранного количества топлива в первый цилиндр во время такта впуска, управляя в то же время количеством воздуха, вводимого в первый цилиндр для обеспечения смеси с заранее выбранным соотношением топлива и воздуха в первом цилиндре для обеспечения с первым заранее выбранным количеством топлива, по существу, стехиометрического общего соотношения топлива и воздуха.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что заранее выбранное соотношение топлива и воздуха является, по существу, стехиометрическим.

33. Способ по любому из пп.24 - 32, отличающийся тем, что воздух, впускаемый в первый цилиндр, дросселируют для управления температурами и давлениями в конце сжатия до уровней, не достаточных для того, чтобы вызвать воспламенение от сжатия до разряда энергии зажигания в пространство сгорания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17