ОППОЗИТНЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) И ОППОЗИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F02B75/24 F02B75/02 F01B1/08 F02B33/22 

ЗАЯВКА НА ПРИОРИТЕТ

[0001] Настоящая заявка заявляет приоритет по предварительной заявке на патент США номер 61/789231, поданной 15 марта 2013 года, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Изобретение относится к двухтактным двигателям с комбинацией электрозажигания и компрессионного воспламенения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] В общем случае, двигатели внутреннего сгорания делятся на два класса: с электрозажиганием и с компрессионным воспламенением. Оба типа двигателей внутреннего сгорания имеют свои достоинства и недостатки. Двигатели с электрозажиганием имеют меньшие степени сжатия, меньший вес, и их легче запускать, поскольку воспламенение топлива происходит после прохождения верхней мертвой точки. Тем не менее, двигатели с электрозажиганием менее эффективны, поскольку горящее топливо выбрасывается с выхлопом. Двигатели с компрессионным воспламенением, которые известны как дизельные двигатели, имеют большие степени сжатия, и, следовательно, для их запуска требуется больше энергии. Двигатели с компрессионным воспламенением более эффективны, поскольку топливо полностью сгорает внутри цилиндра, но воспламенение происходит до достижения верхней мертвой точки. Обычно КПД двигателей с электрозажиганием находится в нижней части 40%-го диапазона, тогда как двигатели дизельного типа имеют КПД в средней части 40%-го диапазона, несмотря на потерю энергии из-за воспламенения до верхней мертвой точки.

[0004] Следовательно, в отрасли существует потребность в объединении в едином устройстве многих из наилучших характеристик обоих типов двигателей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Настоящее изобретение относится к двухтактному двигателю внутреннего сгорания с двумя цилиндрами низкого трения с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях. В одном аспекте, в двухцилиндровом двухтактном двигателе внутреннего сгорания с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, используются два цилиндра сгорания и кулисный механизм. В одном аспекте кулисный механизм включает два поршня сгорания, соединенные базой кулисного механизма. Поршни сгорания выполнены с возможностью работы внутри цилиндров сгорания.

[0006] В одном аспекте, двухцилиндровый двухтактный двигатель внутреннего сгорания с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, может включать пару цилиндров сжатия. В таких аспектах, кулисный механизм может включать два поршня сжатия, выполненных с возможностью работы внутри цилиндров сжатия. В одном аспекте, два поршня сжатия, которые движутся в противоположных направлениях, могут быть выполнены с возможностью работы с приводом от базы кулисного механизма, чтобы они функционировали как воздушный компрессор.

[0007] В одном аспекте, база кулисного механизма удерживает положения обоих наборов поршней в строгой концентричности со стенками соответствующих цилиндров, обеспечивая возможность жестких допусков без реального контакта между поршнями и стенками соответствующих цилиндров. В одном аспекте, кулисный механизм включает направляющий вал кулисы, выполненный с возможностью направлять движение базы кулисы и связанных с ней поршней. В одном аспекте, комбинация базы кулисного механизма и поршней сгорания, которые движутся в противоположных направлениях, поршней сжатия и направляющего вала кулисного механизма также дает возможность формировать практически не создающий трения невязкий слой уплотнения, который дает возможность поршням сжатия и сгорания создавать компрессию с обеих сторон головок поршней без использования поршневых колец.

[0008] В одном аспекте, часть сжатого воздуха используется для вытеснения выхлопных газов из цилиндра сгорания, который выбрасывается с обратной стороны поршня сгорания. Остальной воздух может использоваться в цикле сгорания. В одном аспекте двухцилиндровый двухтактный двигатель с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, выполнен таким образом, чтобы воздух для горения вводился в нижней мертвой точке, и после его сжатия топливо впрыскивалось во множестве точек в течение хода сжатия для улучшения смешивания.

[0009] В одном аспекте двухцилиндровый двухтактный двигатель с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях выполнен с возможностью начального пуска от свечи зажигания. После прогрева двигателя часть газообразных продуктов сгорания улавливается системой накопления воспламеняющего вещества. В одном аспекте в системе накопления воспламеняющего вещества могут использоваться клапаны для пропуска воспламеняющего вещества и камера накопления воспламеняющего вещества для улавливания газообразных продуктов сгорания из одного цилиндра сгорания и для выпуска накопленных газообразных продуктов сгорания в противоположный цилиндр сгорания для инициации воспламенения топлива. В одном аспекте, клапан для пропуска воспламеняющего вещества в камеру накопления воспламеняющего вещества периодически открывается для воспламенения топлива в цилиндре сгорания и остается открытым достаточно долго для перезарядки камеры накопления воспламеняющего вещества новыми газами с высокими температурой и давлением, которые будут использованы для воспламенения в противоположном цилиндре сгорания. В одном аспекте, воспламенение происходит в верхней мертвой точке или немного позже ее прохождения.

[0010] В одном аспекте в двухцилиндровом двухтактном двигателе с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, могут использоваться два маховика внутри картера по обеим сторонам кулисного механизма. В одном аспекте, маховики могут быть выполнены с возможностью формирования невязкого слоя для смазки компонентов двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях. В одном аспекте двухцилиндровый двухтактный двигатель с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, может быть выполнен таким образом, чтобы изолировать два маховика внутри картера.

[0011] В одном аспекте, использование кулисного механизма и уплотнения невязким слоем устраняет необходимость смазки цилиндров. Следовательно, вся основная смазка осуществляется в закрытом картере. Картер может быть выполнен с возможностью находиться в непосредственной близости от двух маховиков, и его заполняют достаточным количеством смазочного материала, чтобы дать возможность частям маховиков находиться в зоне контакта со смазкой, независимо от угла наклона двигателя. В одном аспекте поверхностное сопротивление между маховиками и смазкой вызывает испарение смазочного материала. В одном аспекте, испаренный смазочный материал собирают в систему подающей и возвратной трубки при помощи вредного сопротивления и затем передают к выпускному клапану. Аналогично, вредное сопротивление используют для создания пути пониженного давления для возврата в картер избытка испарившейся смазки.

[0012] В одном аспекте, один маховик приводит в действие оба выпускных клапана, а второй активирует оба клапана накопителя, которые пропускают воспламеняющее вещество. В другом аспекте, один маховик может управлять открытием выпускных клапанов, а другой может управлять закрытием выпускных клапанов. В другом аспекте, один из маховиков может быть выполнен с возможностью управления некоторыми операциями выпускных клапанов и клапанов накопителя, которые пропускают воспламеняющее вещество. В одном аспекте два маховика могут включать кулачки клапанного механизма для активации выпускных клапанов и клапанов накопителя, которые пропускают воспламеняющее вещество.

[0013] В одном аспекте, механическая мощность передается от поршней сгорания через соответствующие шатуны через базу кулисы коленвалу через опору мультивращательного элемента. Эта мощность передается вторичным валам, которые расположены с обеих сторон двигателя. В одном аспекте, вторичные валы могут включать наружные шлицы на одном конце коленвала и внутренние шлицы на другом конце коленвала. Таким путем многие двигатели можно каскадировать для получения дополнительной мощности.

[0014] В одном аспекте двухцилиндровый двухтактный двигатель с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, может быть выполнен с возможностью генерировать электричество. В одном аспекте, стенки цилиндров двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, могут быть покрыты керамическим материалом. Внутрь керамического покрытия можно поместить медные кольца, а поршни можно оснастить высокопрочными магнитами, поскольку поршни сгорания в реальности никогда не вступают в контакт со стенками цилиндров сгорания. Когда поршни движутся через кольца туда и обратно, магнитные силовые линии пересекаются, и в обмотках генерируется электрический ток. Этот ток передается в энергопреобразующее устройство, которое преобразует его должным образом.

[0015] Эти и другие цели и преимущества изобретения станут ясны из представленного ниже подробного описания предпочтительных вариантов реализации изобретения.

[0016] И предшествующее общее описание, и последующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными, и они предназначены для предоставления дополнительной информации в рамках заявленного изобретения. Приложенные графические материалы включены в данный документ, чтобы обеспечить более глубокое понимание изобретения, и они введены в данный документ и составляют его часть, иллюстрируют некоторые варианты реализации изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0017] ФИГ. 1 иллюстрирует вид в поперечном сечении двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, со стороны распределительного вала выпускных клапанов, в соответствии с одним из аспектов изобретения.

[0018] ФИГ. 2 иллюстрирует вид в поперечном сечении устройства впускного обратного клапана двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, проиллюстрированного на ФИГ. 1, в открытом положении.

[0019] ФИГ. 2а иллюстрирует вид в поперечном сечении устройства впускного обратного клапана, проиллюстрированного на ФИГ. 2, в закрытом положении.

[0020] ФИГ. 3 иллюстрирует вид в поперечном сечении устройства обратного клапана накопителя воздуха двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, проиллюстрированного на ФИГ. 1, в открытом положении.

[0021] ФИГ. 3а иллюстрирует вид в поперечном сечении устройства обратного клапана накопителя воздуха, проиллюстрированного на ФИГ. 3, в закрытом положении.

[0022] ФИГ. 4 иллюстрирует вид в поперечном сечении двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, проиллюстрированного на ФИГ. 1.

[0023] ФИГ. 5 иллюстрирует вид сверху кулисного механизма двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, проиллюстрированного на ФИГ. 4.

[0024] ФИГ. 5А иллюстрирует вид сверху на разобранный кулисный механизм, проиллюстрированный на ФИГ. 5.

[0025] ФИГ. 6 иллюстрирует вид сбоку поверхности поршня сгорания кулисного механизма в соответствии с одним из аспектов.

[0026] ФИГ. 6А иллюстрирует вид спереди рабочей поверхности поршня сгорания, проиллюстрированного на ФИГ. 6а по линии А-А.

[0027] ФИГ. 6В иллюстрирует вид в поперечном сечении поверхности поршня сгорания, проиллюстрированного на ФИГ. 6а по линии В-В.

[0028] ФИГ. 6С иллюстрирует вид в поперечном сечении поверхности поршня сгорания, проиллюстрированного на ФИГ. 6а по линии С-С.

[0029] ФИГ. 7 иллюстрирует вид спереди на зону контакта между направляющей кулисного механизма и коленвалом, в соответствии с одним из аспектов.

[0030] ФИГ. 8 иллюстрирует коленвал в разобранном виде двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, проиллюстрированного на ФИГ. 1 в соответствии с одним из аспектов.

[0031] ФИГ. 9 иллюстрирует вид в поперечном сечении многоэлементной опоры коленвала, проиллюстрированного на ФИГ. 8.

[0032] ФИГ. 10 иллюстрирует вид в поперечном сечении двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, со стороны системы накопления воспламеняющего вещества, в соответствии с одним из аспектов.

[0033] ФИГ. 11 иллюстрирует вид сверху на компонент системы накопления воспламеняющего вещества, проиллюстрированного на ФИГ. 10, в соответствии с одним из аспектов.

[0034] ФИГ. 11А схематически иллюстрирует компонент, проиллюстрированный на ФИГ. 11.

[0035] ФИГ. 12 иллюстрирует вид в поперечном сечении двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, проиллюстрированного на ФИГ. 1, со стороны выхлопной системы, в соответствии с одним из аспектов.

[0036] ФИГ. 12А иллюстрирует вид в поперечном сечении устройства выпускного клапана выхлопной системы, проиллюстрированной на ФИГ. 12.

[0037] ФИГ. 12В иллюстрирует вид в поперечном сечении выпускного клапана, проиллюстрированного на ФИГ. 12В.

[0038] ФИГ. 13 иллюстрирует вид спереди тарелки клапанной пружины, проиллюстрированной на ФИГ. 12В.

[0039] ФИГ. 13А иллюстрирует вид в поперечном сечении тарелки клапанной пружины, проиллюстрированной на ФИГ. 13, по линии А-А.

[0040] ФИГ. 14 иллюстрирует вид спереди опоры клапанной пружины, проиллюстрированной на ФИГ. 12В.

[0041] ФИГ. 14А иллюстрирует вид в поперечном сечении опоры клапанной пружины, проиллюстрированной на ФИГ. 14.

[0042] ФИГ. 15 иллюстрирует вид в поперечном сечении разобранного коромысла выхлопной системы, проиллюстрированной на ФИГ. 12.

[0043] ФИГ. 16 иллюстрирует вид сверху на шток толкателя клапана выхлопной системы, проиллюстрированной на ФИГ. 12.

[0044] ФИГ. 16А иллюстрирует частично разобранный вид компонентов штока толкателя клапана, проиллюстрированного на ФИГ. 16.

[0045] ФИГ. 17 иллюстрирует частичный вид сверху в поперечном сечении на картер двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, проиллюстрированного на ФИГ. 1, представляющий подробную информацию о процессе смазки, в соответствии с одним из аспектов.

[0046] ФИГ. 18 иллюстрирует вид в поперечном сечении маховика кулачка выпускного клапана двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, частично погруженного в смазочный материал, в соответствии с одним из аспектов.

[0047] ФИГ. 19 иллюстрирует углы коленвала в каждой точке движения привода клапана при каждом обороте для стороны А двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, в соответствии с одним из аспектов.

[0048] ФИГ. 20 иллюстрирует углы поворота коленвала в каждой точке движения привода клапана при каждом обороте для стороны В, которая на 180 градусов смещена по фазе относительно стороны А, двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, в соответствии с одним из аспектов.

[0049] ФИГ. 21A-F иллюстрируют половину рабочего цикла двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, в соответствии с одним из аспектов.

[0050] ФИГ. 22 иллюстрирует частичный вид в поперечном сечении двухцилиндрового двухтактного двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, выполненного для функционирования в качестве генератора электрического тока, в соответствии с одним из аспектов.

[0051] ФИГ. 23 иллюстрирует частичный вид в перспективе высокоскоростного клапанного привода двойного действия для выхлопной системы, в соответствии с одним из аспектов.

[0052] ФИГ. 24 иллюстрирует вид сверху в перспективе на разобранный выпускной клапан, который представляет собой модифицированный вариант выпускного клапана, проиллюстрированного на ФИГ. 23, в соответствии с одним из аспектов.

[0053] ФИГ. 25 иллюстрирует вид в косой проекции и частично в разрезе на выпускной клапан и активирующий элемент относительно цилиндра и выпускного коллектора, в соответствии с одним из аспектов.

[0054] ФИГ. 26 иллюстрирует вид сбоку в перспективе на компоненты системы выпуска отработавших газов и системы накопления воспламеняющего вещества, в соответствии с одним из аспектов.

[0055] ФИГ. 27 иллюстрирует вид с другой стороны в перспективе на компоненты системы выпуска отработавших газов и системы накопления воспламеняющего вещества, в соответствии с одним из аспектов.

[0056] ФИГ. 28 иллюстрирует вид в поперечном сечении кулачка, в соответствии с одним из аспектов.

[0057] ФИГ. 29 иллюстрирует вид в поперечном сечении кулачка, в соответствии с одним из аспектов.

[0058] ФИГ. 30 иллюстрирует вид в искаженной перспективе на кулачки, проиллюстрированные на ФИГ. 28 и 29, работающие с высокоскоростным клапанным приводом двойного действия, проиллюстрированным на ФИГ. 23.

[0059] ФИГ. 31 иллюстрирует вид в поперечном сечении на штангу толкателя системы накопления воспламеняющего вещества в соответствии с одним из аспектов.

[0060] ФИГ. 32 иллюстрирует вид сбоку в частичном поперечном сечении на камеру сгорания и высокоскоростной клапанный привод двойного действия, в соответствии с одним из аспектов.

[0061] ФИГ. 33-36 иллюстрируют многочисленные комбинации и ориентации комбинаций двухцилиндровых двухтактных двигателей с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0062] Прежде чем перейти к раскрытию и описанию настоящих способов и систем, следует учесть, что способы и системы не ограничены конкретными составными способами, конкретными компонентами или конкретными композициями. Кроме того, следует учитывать, что терминология, используемая в настоящем документе, предназначена только для описания конкретных вариантов реализации изобретения и не предназначена для ограничения.

[0063] При использовании в настоящем описании и приложенной формуле изобретения, единственное число включает ссылку и на множественное число, если из контекста с очевидностью не следует обратное. Следовательно, например, ссылка на "наружное-внутреннее кольцо" или "опорный элемент" может включать два или более таких элементов, если из контекста с очевидностью не следует обратное.

[0064] Диапазоны в настоящем документе могут быть обозначены как от "около" одного конкретного значения и/или до "около" другого конкретного значения. При таком обозначении диапазона, другой вариант реализации изобретения включает от одного конкретного значения и/или до другого конкретного значения. Аналогично, если значения выражены в виде приближений, с использованием антецедента "около", следует учитывать, что конкретное значение образует другой вариант реализации изобретения. Кроме того, следует учитывать, что конечные значения каждого диапазона являются значимыми как в отношении другого конечного значения, так и независимо от другого конечного значения.

[0065] «Необязательный» или «необязательно» означает, что описанное далее событие или обстоятельство необязательно должно иметь место, и что описание включает случаи, когда указанное событие или обстоятельство имеет место, и случаи, когда их нет.

[0066] В данном документе, по всему тексту описания и формулы изобретения, слово "включать" и вариации этого слова, такие как "включающий" и "включает", означает "включающий, но не ограниченный этим" и не предназначено для исключения, например, других добавок, компонентов, целых чисел или этапов. Термин "приведенный в качестве примера" означает "пример чего-либо" и не предназначен для обозначения предпочтительного или идеального варианта реализации изобретения. Термин "такой как" используется не в ограничительном смысле, а только в пояснительных целях.

[0067] Раскрыты компоненты, которые можно использовать для реализации раскрытых способов и систем. В настоящем документе описаны эти и другие компоненты, и следует учитывать, что хотя при описании комбинаций, подмножеств, взаимодействий, групп и т.д. этих компонентов конкретное упоминание каждой различной отдельной и групповых комбинаций и перестановок этих элементов может быть не описано в явной форме, каждая из них специально подразумевается и описывается в настоящем документе для всех способов и систем. Это относится ко всем аспектам настоящей заявки, включая, но не ограничиваясь ими, этапы в раскрытых способах. Следовательно, если существует множество дополнительных этапов, которые могут быть реализованы, то следует учитывать, что каждая из этих дополнительных этапов может быть выполнена в любом конкретном варианте реализации или в комбинации вариантов реализации раскрытых способов по настоящему изобретению.

[0068] Далее будет приведено детальное описание имеющихся предпочтительных аспектов изобретения, примеры которых проиллюстрированы сопутствующими графическими материалами. Там, где это возможно, для тех же самых или аналогичных деталей во всех графических материалах используются одни и те же цифровые обозначения.

[0069] Как проиллюстрировано на ФИГ. 1-33, настоящее изобретение относится к усовершенствованному двухцилиндровому двухтактному двигателю внутреннего сгорания 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, (в данном документе "двигатель с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях"). В одном аспекте двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, содержит два сегмента двигателя 101, 102 друг напротив друга, при этом, как проиллюстрировано на фигурах, сегмент 101 направлен к стороне А, а сегмент 102 направлен к стороне В. В одном аспекте два сегмента 101, 102 работают как отдельные двигатели. В одном аспекте два сегмента 101, 102 двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, делят между собой общие компоненты, при этом они работают в противоположном друг другу на 180 градусов направлении, таким образом, обеспечивая два рабочих хода за каждый оборот. Как проиллюстрировано на ФИГ. 1, два сегмента двигателя 101, 102 направлены в противоположные стороны А, В двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях.

[0070] В одном аспекте два сегмента двигателя 101, 102 делят между собой определенные общие компоненты. В аспекте, приведенном в качестве примера, два двигателя 101, 102 двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, делят между собой картер двигателя 104. Картер двигателя 104 может образовывать кривошипную камеру 105, которая подробно обсуждается ниже. Два сегмента двигателя 101, 102 могут также совместно использовать камень кулисного механизма 200, коленвал 300, маховик кулачка выпускного клапана 330, маховик кулачка зажигания 335, коренные подшипники 360, блок управления (не показан из соображений ясности) и датчик угла поворота коленвала (не показан из соображений ясности), помимо прочих компонентов, которые подробно обсуждаются ниже.

[0071] Кулисный механизм 200 выполнен с возможностью управления функциями двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях. В одном аспекте, как проиллюстрировано на ФИГ. 4-5А и 7, кулисный механизм 200 включает базу кулисного механизма 205, направляющий вал кулисного механизма 207, поршни сжатия 210 и поршни сгорания 230. База кулисного механизма 205 выполнена с возможностью жестко связывать поршни сжатия 210 и поршни сгорания 230 противоположным образом, как проиллюстрировано на ФИГ. 4-5А и 7. В одном аспекте база кулисного механизма 205 связана с поршнями сжатия 210 и поршнями сгорания 230 через соответствующие шатуны 211, 231, которые подробно обсуждаются ниже. Кроме того, база кулисного механизма 205 выполнена с возможностью передачи энергии от поршней сгорания 230 к коленвалу 300. В одном аспекте база кулисного механизма 205 передает энергию через паз кулисы 206, которая выполнена с возможностью взаимодействовать с коленвалом 300.

[0072] База кулисы 205 выполнена с возможностью качаться внутри кривошипной камеры 105 в процессе работы двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях. Направляющий вал кулисного механизма 207 поддерживает линейное движение кулисной базы 205 внутри кривошипной камеры 105. В одном аспекте направляющий вал 207 кулисного механизма жестко связан с картером двигателя 104, и вал 207 принимается линейной опорой качения 209, ориентированной внутри базы кулисного механизма 205, как проиллюстрировано на ФИГ. 1, 4, 5, 5А и 7. Направляющий вал кулисного механизма 207 установлен параллельно шатунам 211, 231 поршней сжатия 210 и поршней сгорания 230, соответственно, так же как линейным опорам качения и уплотнителям, установленным в каждой из них. Комбинация направляющего вала кулисного механизма 207 и шатунов 211, 231, включающая их параллельное расположение, устанавливает концентричность и непосредственную близость поршней 210, 230 к стенкам соответствующих им цилиндров 110, 130, которые подробно описаны ниже, а также формирует и сохраняет практически не создающее трения уплотнение невязким слоем жидкости между поршнями и стенками. Невязкий слой, сформированный между поршнями с стенками цилиндров, выполняет функции традиционных поршневых колец, формируя уплотнение между поршнями и стенками цилиндров. В одном аспекте невязкий слой формируется текучей средой, которая содержится внутри данных цилиндров. Такая текучая среда может представлять собой воздух или смесь воздуха с топливом и сохраняет все свои свойства между стенками цилиндров и головками поршней, без сохранения вязкости.

[0073] Возвращаясь к ФИГ. 1, следует указать, что картер 104 двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, обеспечивает необходимую структуру для обоих сегментов двигателя 101, 102. Картер двигателя 104 удерживает множество спаренных камер и цилиндров параллельными друг другу. В одном аспекте картер двигателя 104 поддерживает пары цилиндров сжатия 110, накопительные камеры 120 и цилиндры сгорания 130. В одном аспекте сегмент двигателя 101 со стороны А содержит по меньшей мере один цилиндр сжатия 110, накопительную камеру 120 и цилиндр сгорания 130, согласованные с цилиндром сжатия 110, накопительной камерой 120 и цилиндром сгорания 130 сегмента двигателя 102 со стороны В. В таком аспекте цилиндры сжатия 110, накопительные камеры 120 и цилиндры сгорания 130, которые имеются в каждом сегменте двигателя 101, 102, параллельны друг другу.

[0074] В одном аспекте два цилиндра сжатия 110 выполнены таким образом, чтобы давать возможность поршням сжатия 210 перемещаться внутри них. Поршни сжатия 210 выполнены с возможностью сжимать воздух в цилиндрах сжатия 110, чтобы подавать наддувочный воздух в цилиндры сгорания 130. Поршни сжатия 210 связаны друг с другом через шатун сжатия 211, который прикреплен к базе кулисного механизма 205. В другом аспекте поршни сжатия 210 могут быть прикреплены к базе кулисного механизма 205 отдельными шатунами.

[0075] В одном аспекте шатун сжатия 211 выполнен с возможностью проходить через отверстия (не показаны) в картере двигателя 104, которые проходят от цилиндров сжатия 110 в кривошипную камеру 105. Линейные подшипники системы сжатия и уплотнители 119 удерживают шатун 211 внутри отверстий и дают шатуну 211 возможность перемещаться внутри цилиндров сжатия 110, в то же время изолируя кривошипную камеру 105 от цилиндров сжатия 110 и препятствуя выходу воздуха из цилиндров сжатия 110 в кривошипную камеру 105, как проиллюстрировано на ФИГ. 4. Шатун сжатия 211 прикреплен к базе кулисного механизма 205. В одном аспекте шатун сжатия 211 прикреплен к базе кулисного механизма 205 комбинацией крепежных болтов 212 и фиксаторов 213, как проиллюстрировано на ФИГ. 5, 5А и 7.

[0076] Движение поршней сжатия 210, соединенных шатуном сжатия 211, контролируется базой кулисного механизма 205, при этом шатун 211 и поршни сжатия 210 двигаются в соединении с базой кулисного механизма 205. Поскольку поршни сжатия 210 соединены с одним и тем же шатуном сжатия 211 и прикреплены к базе кулисного механизма 205 (или если два отдельных шатуна 211 прикреплены к базе кулисного механизма 205), поршни сжатия 210 в противоположных цилиндрах сжатия 110 двигаются вместе. В частности, когда поршень сжатия 210 на стороне А двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, (т.е. первый сегмент 101) находится в конце цилиндра сжатия 110, максимально удаленном от кривошипной камеры 105, поршень сжатия 210 на стороне В (т.е., второй сегмент 102) будет находиться близко к кривошипной камере 105, и наоборот. В одном аспекте поршни сжатия 210 выполнены с возможностью движения внутри цилиндров сжатия 110 без контакта со стенками цилиндров сжатия 110. В таких аспектах цилиндрам сжатия 110 не требуются поршневые кольца или смазка помимо невязкого слоя, как обсуждалось выше и дополнительно описано ниже.

[0077] Кроме того, цилиндры сжатия 110 выполнены с возможностью включать по меньшей мере одно одностороннее впускное клапанное устройство 115, проиллюстрированное на ФИГ. 1, 2, 2А. В аспекте, приведенном в качестве примера, каждый цилиндр сжатия 110 включает два односторонних впускных клапанных устройства 115. Тем не менее, в других аспектах, цилиндры сжатия 110 могут содержать более двух односторонних впускных клапанных устройств 115. Одностороннее впускное клапанное устройство 115 включает рабочую поверхность клапана 116, соединенную с пружиной 117, которая закреплена на упоре пружины 118. При этом упор пружины 118 выполнен с дополнительной возможностью допускать прохождение через него воздуха, в то же время обеспечивая упор для пружины 117. В одном аспекте упор пружины 118 может быть выполнен с проходами, отверстиями и т.п., чтобы дать возможность проходить через него окружающему воздуху.

[0078] Односторонние впускные клапанные устройства 115 выполнены с возможностью пропускать окружающий воздух в цилиндры сжатия 110. В одном аспекте, когда давление окружающего воздуха выше, чем давление воздуха внутри цилиндров сжатия 110, давление окружающего воздуха на рабочую поверхность клапана 116 сжимает пружину 117, пропуская воздух в цилиндры сжатия 110, как проиллюстрировано на ФИГ. 2. Когда давление воздуха внутри цилиндров сжатия 110 выше, чем давление окружающего воздуха, рабочая поверхность клапана 116 и пружина 117 полностью растянуты и перекрывают доступ окружающему воздуху внутрь цилиндров сжатия 110, как проиллюстрировано на ФИГ. 2А.

[0079] К цилиндрам сжатия 110 прилегают накопительные камеры 120, как проиллюстрировано на ФИГ. 1 и 3-4. Накопительные камеры 120 выполнены с возможностью удерживать сжатый воздух из цилиндров сжатия 110 между рабочими ходами для последующий подачи его в цилиндры сгорания 130, поскольку, чтобы накопить достаточный объем воздуха для удвоения заряда воздуха в цилиндре сгорания 130, требуется цикл хода туда и обратно поршней сжатия 210. Накопительные камеры 120 принимают воздух из цилиндров сжатия 110 через контрольные клапанные устройства 125, как проиллюстрировано на ФИГ. 1, 3 и 3А. В аспекте, приведенном в качестве примера, каждая воздушная накопительная камера 120 содержит два контрольных клапанных устройства 125. Тем не менее, в других аспектах, воздушные накопительные камеры 120 могут содержать больше двух контрольных клапанных устройств 125. Аналогично односторонним впускным клапанным устройствам 115, контрольные клапанные устройства 125 выполнены с возможностью пропускать воздух в накопительные камеры 120. Контрольные клапанные устройства 125 содержат рабочую поверхность клапана 126, соединенную с пружиной 127, которая закреплена на упоре пружины 128. В одном аспекте упор пружины 128 может включать тягу, прикрепленную к поверхности накопительной камеры 120.

[0080] Контрольные клапанные устройства 125 выполнены с возможностью пропускать воздух из цилиндров сжатия 110 в накопительные камеры 120. В одном аспекте, когда давление воздуха внутри цилиндров сжатия 110 выше, чем давление воздуха в накопительных камерах 120, воздух внутри цилиндров сжатия 110 оказывает давление на рабочую поверхность клапана 126, сжимая пружину 127 и открывая доступ воздуху в накопительные камеры 120, как проиллюстрировано на ФИГ. 2. Когда давление воздуха в накопительных камерах 120 выше, чем в цилиндрах сжатия 110, давление воздуха в накопительных камерах 120 нажимает на обратную сторону клапанной тарелки 126 и пружина 127 полностью растягивается, предотвращая доступ воздуха в накопительные камеры 120, как проиллюстрировано на ФИГ. ЗА. В одном аспекте накопительные камеры 120 содержат также впускное окно 137, которое более подробно обсуждается ниже.

[0081] В одном аспекте, двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, содержит цилиндры сгорания 130. Цилиндры сгорания 130 примыкают к воздушным накопительным камерам 120 с противоположной стороны от цилиндров сжатия 110, как проиллюстрировано на ФИГ. 1 и 4. Как обсуждалось выше, цилиндры сгорания 130 выполнены таким образом, чтобы поршни сгорания 230 могли перемещаться в цилиндрах сгорания 130, которые подробно обсуждаются ниже. В одном аспекте поршни сгорания 230 соединены с базой кулисного механизма 205 через шатуны 231. В одном аспекте шатуны 231 поршней сгорания 230 окружены опорами 134, поскольку шатуны 231 проходят через отверстия в картере двигателя 104 в кривошипную камеру 105, чтобы изолировать кривошипную камеру 105 от цилиндров сгорания 130.

[0082] В одном аспекте, вывод электрода по меньшей мере одной свечи зажигания 131 выполнен с возможностью постоянно находиться внутри цилиндров сгорания 130, как проиллюстрировано на ФИГ. 1 и 4. В других аспектах в каждом цилиндре сгорания 130 можно использовать множество свечей зажигания 131 (например, см. ФИГ. 32). В одном аспекте контрольный блок (не показан из соображений ясности) может быть выполнен с возможностью управлять работой свечи зажигания 131. В аспекте, приведенном в качестве примера, свеча зажигания 131 установлена в цилиндре сгорания 130 на самом дальнем конце от кривошипной камеры 105. К свече зажигания 131 примыкает топливный инжектор 132. В одном аспекте датчик угла поворота коленвала (не показан из соображений ясности) может быть выполнен с возможностью инициировать работу топливного инжектора 132, при этом описанный выше управляющий блок управляет продолжительностью работы топливного инжектора 132. В других аспектах в каждом цилиндре сгорания 130 можно использовать множество топливных инжекторов 132 (например, топливных инжекторов 1132, проиллюстрированных на ФИГ. 31), чтобы увеличить общую эффективность сгорания топлива. В аспекте, приведенном в качестве примера, топливный инжектор 132 может быть выполнен с возможностью работы в импульсном режиме, посылая короткие очереди топлива, в то время как поршень сгорания 230 сжимает смесь топливо/воздух. В одном аспекте, как проиллюстрировано на ФИГ. 1, 4, 12, 12А и 12В, направляющая втулка клапана 135 может быть центрирована в выпускном окне 136, которое ведет в выпускной коллектор 540, подробно описанный ниже. Направляющая втулка клапана 135 может быть выполнена с возможностью центрировать выпускной клапан 511 выхлопного узла 500. Выхлопной узел 500 выполнен с возможностью изолировать цилиндр сгорания 130 от выпускного окна 136, когда в цилиндре сгорания 130, который подробно обсуждается ниже, происходит горение.

[0083] Цилиндр сгорания 130 содержит входное окно 137, выполненное с возможностью создавать проход для наддувочного воздуха в цилиндр сгорания 130 из накопительной камеры 120. В одном аспекте цилиндр сгорания 130 может содержать продувочное отверстие 138, которое находится напротив впускного окна 137. Продувочное отверстие 138 выполнено с возможностью продувки выхлопа и несгоревшего топлива из камеры сгорания, когда открыт выпускной клапан 511, который подробно обсуждается ниже.

[0084] Поршни сгорания 230 выполнены с возможностью перемещаться внутри цилиндров сгорания 130. В одном аспекте поршни сгорания 230 выполнены с возможностью двигаться туда и обратно через цилиндры сгорания 130, не вступая в контакт со стенками цилиндров сгорания 130, тем самым исключая необходимость в поршневых кольцах на поршнях 230, что значительно уменьшает трение и, следовательно, потребность в смазочных материалах внутри цилиндров сгорания 130. Головки 230а поршней сгорания 230 соединены с базой кулисного механизма 205 через шатуны поршней 231. Шатуны поршней 231 соединены с базой кулисного механизма 205 крепежными элементами 232. При соединении поршней сгорания с базой кулисного механизма 205 и ограничении движения поршней 230 и шатунов 231 линейным перемещением, поршням 230 не требуется иметь возможность качаться относительно шатунов 231, и, следовательно, им не требуются поршневые пальцы или качающиеся шатуны, которые заменены жестко закрепленными шатунами 231. Из-за отсутствия поршневых пальцев поршни 230 не способны качаться туда-сюда внутри цилиндров 130, поэтому не вступают со стенками цилиндров в контакт, который мог бы нарушить невязкий слой и уплотнение. Кроме того, поршневые пальцы также увеличивают вес и поглощают энергию, тем самым снижая общую эффективность двигателя.

[0085] Поршни сгорания 230 в комбинации с цилиндрами сгорания 130 можно использовать как в целях сгорания, так и в целях продувки. В одном аспекте головки 230а поршней сгорания 230 подвижно делят свои соответствующие цилиндры сгорания 130 на два сегмента: сегмент сгорания 130С и сегмент продувки 130Р. Сегмент сгорания 130С находится с передней стороны 234 головки 230а поршня сгорания 230, а сегмент продувки 130Р находится со стороны шатуна головки 230а. Поскольку поршни сгорания 230 перемещаются внутри цилиндров сгорания 130, длина и объем сегмента сгорания 130С и сегмента продувки 130Р меняются. Сегмент сгорания 130С увеличивается по мере перемещения поршня сгорания 230 в направлении кривошипной камеры 105, тогда как сегмент продувки 130Р уменьшается, и наоборот.

[0086] База кулисного механизма 205 содержит сквозной паз 206, который обеспечивает передачу усилия через блок подшипников 350, может передавать силы сгорания от поршней сгорания 230 коленвалу 300, который подробно обсуждается ниже. Поскольку поршни сгорания 230 разделены базой кулисного механизма 205, для каждой стороны (А, В) двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, требуется шатун поршня 231. В одном аспекте рабочие поверхности 234 головок поршней сгорания 230а содержат продувочную выемку 236 и входную кромку 237, как проиллюстрировано на ФИГ. 6 и 6 А-С. В таких аспектах продувочная выемка 236 выполнена таким образом, чтобы она соответствовала продувочному отверстию 138, тогда как входная кромка 237 выполнена таким образом, чтобы она соответствовала впускному окну 137. Продувочная выемка 236 и входная кромка 237 выполнены таким образом, чтобы впускное окно 137 и продувочное отверстие 138 не могли быть открытыми одновременно, что сделало бы невозможным выполнение функций, для которых они предназначены.

[0087] В одном аспекте, как проиллюстрировано на ФИГ. 7-9, база кулисного механизма 205 выполнена с возможностью входить в зацепление с коленвалом 300. В одном аспекте коленвал 300 и его компоненты могут быть изолированы внутри кривошипной камеры 105 и не заходить в цилиндры 110, 130 и накопительные камеры 120 сегментов двигателя 101, 102. При изоляции коленвала 300 от цилиндров 110, 130 и камер 120, смазочный материал 605 (обсуждается ниже) для коленвала 300 тоже изолирован от циклов сгорания и продувки двигателя, а это исключает смесь смазки из топлива в процессе горения и уменьшает эмиссию вредных выхлопных газов.

[0088] Коленвал 300 может быть соединен с картером двигателя 104 через два коренных подшипника 360, как проиллюстрировано на ФИГ. 17. В одном аспекте коленвал 300 содержит переднюю шейку коренного подшипника 301, заднюю шейку коренного подшипника 302 и шатунную шейку 303, при этом шатунная шейка 303 выполнена с возможностью соединять переднюю и заднюю шейки 301, 302. В одном аспекте шатунная шейка 303 выполнена с возможностью принимать подшипник 350, который подробно обсуждается ниже. В одном аспекте шатунная шейка 303 соединена с передней шейкой коренного подшипника 301 и задней шейкой коренного подшипника 302 через переднюю щеку коленвала 310 и заднюю щеку коленвала 320, соответственно, как проиллюстрировано на ФИГ. 8. В аспекте, приведенном в качестве примера, шатунная шейка 303, передняя щека коленвала 310 и передняя шейка коренного подшипника 301 могут быть жестко соединены друг с другом, при этом задняя шейка коренного подшипника 301 и задняя щека коленвала 320 жестко соединены друг с другом. Например, эти компоненты могут быть механически обработаны таким образом, чтобы формировать соответствующие единую сборочную единицу. В одном аспекте шатунная шейка 303 может содержать выступ 304, выполненный с возможностью входить в паз шейки коренного подшипника 305, который находится внутри задней опоры 320 в целях сборки, как проиллюстрировано на ФИГ. 8. В аспекте, приведенном в качестве примера, паз 305 и серьга 304 могут быть выполнены с направляющими отверстиями 306, 307, соответственно, в которые вставляют стопорный штифт 327 для дополнительного прикрепления задней шейки коренного подшипника 302 и опоры 320 к шатунной шейке 303, передней опоре 310 и шейке коренного подшипника 301. Такая конфигурация дает возможность устанавливать один или более блоков подшипников 350 в сборе перед полной сборкой коленвала 300. Коленвал 300 может быть соединен и/или сформирован другими способами, но только такими, которые дают возможность устанавливать блок подшипников 350 на шатунную шейку.

[0089] В одном аспекте концы коленвала 300 включают маховики 330, 335. Как и большинство компонентов коленвала 300, маховики 330, 335 находятся внутри кривошипной камеры 105. В одном аспекте конец передней шейки коренного подшипника 301 напротив шатунной шейки 303 выполнен с возможностью закрепления переднего маховика 335, как проиллюстрировано на ФИГ. 8. В одном аспекте передний маховик 335 выполнен с возможностью содержать кулачок 335а, проиллюстрированный на ФИГ. 10, который может быть выполнен с возможностью функционировать с системой накопления воспламеняющего вещества 400, которая подробно обсуждается ниже. В одном аспекте конец задней шейки коренного подшипника 302 напротив шатунной шейки 303 выполнен с возможностью закрепления заднего маховика 330. В одном аспекте задний маховик 330 выполнен с возможностью включать содержать 330а, проиллюстрированный на ФИГ. 8 и 12, который может быть выполнен с возможностью функционировать с выпускной системой 500, которая подробно обсуждается ниже. В одном аспекте передний маховик 335 и задний маховик 330 могут иметь отверстия 336, 331 для приема концов передней шейки коренного подшипника 301 и задней шейки коренного подшипника 302, соответственно. Кроме того, концы передней шейки коренного подшипника 301 и задней шейки коренного подшипника 302, вместе с соответствующими отверстиями 336, 331 могут использовать шпоночную систему 326 (включая шпонку и паз, при этом шпонка не показана из соображений ясности) для содействия правильному расположению и соединению шеек 301, 302 с маховиками 335, 330.

[0090] В одном аспекте маховики 335, 330 могут быть выполнены с возможностью закачивать смазочный материал в удаленные зоны двигателя 100, что подробно описано ниже. В одном аспекте маховики 330, 335 подающие смазку трубки 601, соединенные с передающими шлангами 602. Аналогично, маховики 335, 330 могут содержать возвратные трубки для смазочного материала 603, соединенные с возвратными шлангами 604, которые подробно обсуждаются ниже. В одном аспекте коленвал 300 может также иметь средства для передачи вращательных усилий. В аспекте, приведенном в качестве примера, наружные концы коленвала 300 могут содержать шлицевой вал 355 и шлицевую муфту 356, как проиллюстрировано на ФИГ. 17.

[0091] Как проиллюстрировано на ФИГ. 7-9, коленвал 300 содержит по меньшей мере один подшипниковый блок 350. В одном аспекте подшипниковый блок 350 выполнен с возможностью находиться в контакте и с телом шатунной шейки 303, и с внутренней поверхностью сквозного паза 206 базы кулисного механизма 205, как проиллюстрировано на ФИГ. 7 и 9. В аспекте, приведенном в качестве примера, коленвал 300 может содержать один или более подшипниковых блоков 350, что помогает улучшить доступ к смазочному материалу 605, циркулирующему внутри кривошипной камеры 105, который подробно обсуждается ниже.

[0092] В одном аспекте подшипниковый блок 350 включает три поверхности качения: внутреннюю поверхность качения 351, среднюю поверхность качения 353 и наружную поверхность качения 355, как проиллюстрировано на ФИГ. 9. В таких аспектах внутренняя поверхность качения 351 отделена от средней поверхности качения 353, и средняя поверхность качения 353 отделена от наружной поверхности качения 355 двумя комплектами тел качения 352, 354. Два комплекта тел качения 352, 354 могут содержать, но не ограничены этим, игольчатые и/или шариковые подшипники. Тела качения 352, 354 способствуют уменьшению трения. В аспекте, приведенном в качестве примера, внутренняя поверхность внутренней дорожки качения 351 выполнена с возможностью находиться в контакте с наружной поверхностью шатунной шейки 303, тогда как наружная поверхность наружной дорожки качения 355 находится в контакте с внутренней поверхностью сквозного паза 206. Такая конфигурация дает возможность подшипниковому блоку 350 передавать коленвалу 300 силу сгорания, прилагаемую к базе кулисного механизма 205 поршнями сгорания 230. В то время как ФИГ. 7 и 9 иллюстрируют подшипниковый блок 350, содержащий три дорожки качения 351, 353, 355 и два комплекта тел качения 352, 354, подшипниковые блоки 350 в других аспектах могут содержать дополнительные дорожки качения и комплекты тел качения. Такая комбинация дает возможность использовать высокоскоростное вращение, в то же время обеспечивая резервные компоненты тел вращения в случае, если начнется разрушение подшипника. В одном аспекте тела качения 352, 354 способствуют свободному вращению шатунной шейки 303, в то же время передавая силу, полученную от базы кулисного механизма 205.

[0093] Как обсуждалось выше, передний маховик 335 выполнен с возможностью действовать вместе с системой накопления воспламеняющего вещества 400, проиллюстрированной на ФИГ. 10-11. В одном аспекте система накопления воспламеняющего вещества 400 содержит кулачок 335а, расположенный на маховике 335, камеру накопления воспламеняющего вещества 410 и клапан накопителя воспламеняющего вещества 420. В одном аспекте кулачок 335а может содержать, но не ограничен этим, выступ кулачка, дисковый кулачок, плоский кулачок, кулачок с наружным рабочим контуром или т.п. В одном аспекте кулачок 335а может быть сформирован как неотъемлемая часть маховика 335 или прикреплен при помощи других известных средств. В одном аспектекамера накопления воспламеняющего вещества 410 сформирована внутри картера двигателя 104 и соединяется с обоими цилиндрами сгорания 130 двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях. Кроме того, камера накопления воспламеняющего вещества 410 выполнена с возможностью удерживать газы с высокими давлениями и температурами, что подробно обсуждается ниже.

[0094] Как проиллюстрировано на ФИГ. 10-11А, клапан для пропуска воспламеняющего вещества в камеру накопления воспламеняющего вещества 420 выполнен с возможностью управлять выпуском и сбором из камеры накопления воспламеняющего вещества 410 в цилиндры сгорания 130. Узел клапана для пропуска воспламеняющего вещества 420 выполнен с возможностью функционировать внутри кривошипной камеры 105 и камеры накопления воспламеняющего вещества 410, в то же время удерживая их отделенными друг от друга. В одном аспекте клапан для пропуска воспламеняющего вещества в камеру накопления воспламеняющего вещества 420 содержит шток толкателя клапана 421. В одном аспекте картер двигателя 104 выполнен с каналами (не показаны из соображений ясности) между кривошипной камерой 105 и камерой накопления воспламеняющего вещества 410, принимающие шток толкателя клапана 421, которые могут иметь опоры и уплотнители, чтобы создавать уплотнение между кривошипной камерой 105 и камерой накопления воспламеняющего вещества 410. Шток толкателя клапана 421 содержит конец кулачка 421а и конец камеры 42lb. Конец кулачка 421а штока толкателя клапана 421 выполнен с возможностью задействовать кулачок 335а переднего маховика 335. В одном аспекте конец кулачка 421а штока толкателя клапана 421 выполнен с возможностью установки ролика толкателя кулачка 422. Конец кулачка 421а штока толкателя клапана 421 может быть выполнен с возможностью иметь паз 423 для установки ролика толкателя кулачка 422. Толкатель кулачка 422 может содержать опору 424, размер которой соответствует отверстиям 425 на конце кулачка 421а штока толкателя клапана 421, каждое из которых выполнено с возможностью принимать стопорный штифт 426 для удерживания толкателя кулачка 422 внутри паза 423. Толкатель кулачка 422 выполнен с возможностью задействовать кулачок 335а переднего маховика 335 при вращении маховика 335.

[0095] Находящийся в камере конец 421b штока толкателя клапана 421 выполнен с возможностью принимать пружину возврата 427. В одном аспекте пружина возврата 427 соединена с картером двигателя 104, как проиллюстрировано на ФИГ. 10, а также с находящимся в камере концом 421b штока толкателя клапана 421. В одном аспекте шток толкателя клапана 421 содержит отверстие для пропуска воспламеняющего вещества 428, которое находится вблизи от находящегося в камере конца 42lb. Когда пружина возврата 427 полностью растянута (т.е., не сжата), отверстие для пропуска воспламеняющего вещества 428 не совпадает с камерой накопления воспламеняющего вещества 410. Когда кулачок 335а переднего маховика 335 интенсивно нажимает на конец кулачка 221b и, в частности, на толкатель кулачка 422 штока толкателя клапана 421, клапан для пропуска воспламеняющего вещества в камеру накопления воспламеняющего вещества 420, выполненный с возможностью приводить в соответствие отверстие для пропуска воспламеняющего вещества 428 с концом камеры накопления воспламеняющего вещества 410, примыкающей к цилиндру сгорания 130, пропускает горячие и сжатые смешанные газы в цилиндр сгорания 130. Кроме того, отверстие для пропуска воспламеняющего вещества 428 выполнено с возможностью оставаться открытым, чтобы создать возможность перезарядки камеры накопления воспламеняющего вещества 410 когда происходит воспламенение топливо/воздух в цилиндре сгорания 130 в сегменте сгорания 130-С.

[0096] Как обсуждалось выше, задний маховик 330 выполнен с возможностью функционировать с выхлопной системой 500, проиллюстрированной на ФИГ. 12-17. В одном аспекте задний маховик 330 может содержать кулачок 330а. В одном аспекте кулачок 330а заднего маховика 330 может включать те же самые типы кулачков 335а переднего маховика 335, которые обсуждались выше. В одном аспекте, компоненты выхлопной системы 500 могут быть закреплены под крышкой клапанного механизма 519, как проиллюстрировано на ФИГ. 12. В одном аспекте выхлопная система 500 содержит выпускной клапан 510, коромысло клапана 520, штангу толкателя клапана 530 и выпускной коллектор 540. В одном аспекте задний маховик 330 управляет выпускным клапаном 510 через коромысло клапана 520 и штангу толкателя клапана 530.

[0097] Как проиллюстрировано на ФИГ. 12А, 12В, 13, 13А, 14 и 14А, клапанный узел 510 содержит клапан 511, основание клапанной пружины 514, клапанную пружину 515 и тарелку клапанной пружины 516. Клапан 511 может содержать головку клапана 512, соединенную со штоком 513. Как описано выше, направляющая втулка выпускного клапана 135, которая проходит через стенку картера двигателя 104, выполнена с возможностью направлять шток 513 клапана 511 внутри выпускного окна 136. Основание пружины клапана 514 наглухо закреплено на наружной поверхности картера двигателя 104 напротив выпускного окна 136. В комбинации основание пружины клапана 514 и тарелка клапанной пружины 516 выполнены с возможностью удерживать клапанную пружину 515 на конце штока 513 клапана 511. В одном аспекте тарелка клапанной пружины 516 может быть закреплена на конце штока 513 напротив головки 512 клапана 511 при помощи замков тарелки клапанной пружины 517, которые вставляются в канавки 513а на конце штока 513, как проиллюстрировано на ФИГ. 12b. В аспекте, приведенном в качестве примера, основание пружины клапана 514 и тарелка 516 могут иметь также соответствующие выемки 514а, 516а, которые выполнены с возможностью удерживать клапанную пружину 515, как проиллюстрировано на ФИГ. 13, 13А, 14 и 14А.

[0098] Узел клапанной пружины 510 выполнен с возможностью управления им узлом коромысла клапана 520 и узлом толкателя клапана 530. В одном аспекте узел коромысла клапана 520 выполнен с возможностью включать узел толкателя клапана 530. Узел коромысла клапана 520 содержит коромысло клапана 521. Коромысло клапана 521 содержит конец клапана 521а и конец толкателя 521b. Средняя часть коромысла клапана 521 содержит опору 522, выполненную с возможностью установки оси качания коромысла (не показана из соображений ясности) под крышкой клапанного механизма 519. В одном аспекте конец толкателя 521b коромысла клапана 521 содержит регулировочное отверстие 523, которое выполнено с возможностью принимать регулировочный стержень 524, как проиллюстрировано на ФИГ. 12А и 15. Регулировочный стержень 524 может содержать конец толкателя 524а, выполненного с возможностью включать узел толкателя клапана 530. В аспекте, приведенном в качестве примера, конец толкателя 524а может быть выполнен таким образом, чтобы включать штангу 530. Контргайка 525 может закреплять регулировочный стержень 524 на конце, противоположном концу толкателя 524а. Регулировочный стержень 524, регулировочное отверстие 523 и контргайка 525 могут иметь соответствующие резьбовые поверхности, которые способствуют точной регулировке регулировочного стержня 524.

[0099] Узел толкателя клапана 530 выполнен с возможностью взаимодействовать с задним маховиком 330 и узлом коромысла клапана 520, как проиллюстрировано на ФИГ. 12, 12а и 15-16. В одном аспекте толкатель клапана 531 аналогичен толкателю клапана 421, связанного с передним маховиком 335, и выполнен с возможностью проходить в кривошипную камеру 105 и зону под крышкой клапанного механизма 519, в то же время сохраняя эти две зоны изолированными друг от друга. В таких аспектах картер двигателя 104 может содержать кольцевые каналы, опоры и уплотнители для содействия изоляции.

[00100] Толкатель клапана 531 содержит конец кулачка 531а и конец шарнира 53lb. Конец кулачка 531а толкателя клапана 531 выполнен с возможностью входить в контакт с кулачком 330а заднего маховика 330. В одном аспекте конец кулачка 531а толкателя клапана 531 выполнен с возможностью установки ролика толкателя 532. Конец кулачка 531а толкателя клапана 531 может быть выполнен с пазом 533 для установки ролика толкателя 532. Толкатель распредвала 532 может содержать опору 534, соответствующую размеру отверстия 535 на конце кулачка 531а, и каждый из этих компонентов выполнен с возможностью принимать стопорный штифт 536 для удержания ролика толкателя 532 внутри паза 533. Ролик 532 выполнен с возможностью входить в контакт с кулачком 330а заднего маховика 330 при вращении маховика 330. Конец шарнира 531b толкателя клапана 531 выполнен с возможностью вступать в контакт с концом 524а регулировочного стержня 524. В аспекте, приведенном в качестве примера, конец шарнира 531b может содержать выемку 537, соответствующую по форме концу шарнирной головки 524а регулировочного стержня 524.

[00101] Как проиллюстрировано на ФИГ. 12а и 15, сторона клапана 521а коромысла клапана 521 выполнена с возможностью взаимодействовать с клапанным узлом 510. Сторона клапана 521а может быть выполнена с возможностью установки ролика клапана 526, который выполнен с возможностью надавливать на шток 513 клапана 511. Ролик клапана 526 прикреплен к клапанному концу 521а коромысла клапана 521 при помощи стопорного штифта 527. Толкатель кулачка 526 может быть выполнен с возможностью установки втулки ролика 528, чтобы содействовать вращению ролика клапана 527 вокруг стопорного штифта 527, когда толкатель 526 входит в контакт со штоком 513 клапана 511.

[00102] Когда кулачок 330а заднего маховика 330 входит в контакт с концом кулачка 531b и, в частности, роликом кулачка 532, толкателя клапана 531, шарнирный конец 531b толкателя 531 толкает регулировочный стержень 524, который входит в контакт со штоком 513 клапана 511, в то же время сжимая пружину 514, что вынуждает открыться выпускной клапан 511 внутри выпускного отверстия 136, что приводит к выходу выхлопного газа из цилиндра сгорания 130 через выпускное окно 136.

[00103] Как проиллюстрировано на ФИГ. 12 и 12А, выпускной коллектор 540 присоединен к верхней части камеры сгорания 130, и он выполнен с возможностью выпускать выхлоп из камеры сгорания 130. Выпускной коллектор 540 может быть изготовлен отдельно от картера двигателя 104 и присоединен к картеру двигателя 104 при помощи известных средств.

[00104] В одном аспекте выпускной коллектор 540 может содержать элементы для подавления шумов от выхлопа, которые включают, но не ограничиваются этим, резонаторную камеру 550, регулятор настройки 552, датчики выхлопных газов 554 и активный элемент настройки 556. Совместное действие комбинации этих элементов направлено на снижение общего шума, произведенного выхлопом. Например, резонаторная камера 550 может быть достаточно большого размера, чтобы поглощать волну выхлопного давления от одного сегмента двигателя 101 двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, и своевременно уменьшать скорость волны выхлопного давления, чтобы давать возможность появиться волне выхлопного давления из второго сегмента двигателя 102 и таким же образом уменьшить скорость второй волны, позволяя волнам после этого поворачивать к выходу, таким образом, поглощая звуковую энергию. Кроме того, поскольку компоненты двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, функционируют в соответствии с принципами дизельного двигателя, выхлопные газы имеют меньшую скорость на выходе, чем у выхлопа при электрозажигании, поскольку вся энергия расходуется внутри камеры сгорания 130: при электрозажигании, выхлопные газы продолжают сжигать топливо, когда выходят в выпускное окно 136, что может увеличивать шум.

[00105] Как указывалось раньше, двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, зависит от смазки его компонентов. Смазка различных компонентов двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, зависит от конфигурации картера двигателя 104, поскольку нужно отделить свободное пространство от двух однозначно внутренних маховиков 330, 335. Картер двигателя 104 выполнен с возможностью изолировать цилиндры сжатия 110 и цилиндры сгорания 130, которые, благодаря уплотнению невязким слоем, не нуждаются в смазке из отсека кривошипной камеры 105.

[00106] Смазочный материал 605 можно вводить в кривошипную камеру 105 двигателя, как проиллюстрировано на ФИГ. 17-18. Смазочный материал 605 может смазывать компоненты коленвала 300. В одном аспекте достаточное количество смазочного материала 605 вводится таким образом, что края переднего маховика 335 и заднего маховика 330 проходят через смазочный материал 605. В одном аспекте, когда маховики 330, 335 вводятся в смазочный материал 605, часть смазки 605 испаряется из-за поверхностного трения между смазкой 605 и маховиками 330, 335. В результате, смазочный туман (не показан) начинает заполнять кривошипную камеру 105 в зонах, где он нужен.

[00107] В одном аспекте маховики 330, 335 и связанные с ними передающие трубки 601 и шланги 602, а также сливные трубки 603 и шланги 604 в соответствии с принципом Бернулли создают перепад давлений, который выводит смазочный туман/испарившуюся смазку из кривошипной камеры 105 в другие зоны двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях. В частности, поверхностное сопротивление, возникающее на границе раздела маховик/смазка, создает перепад давления, который вынуждает испарившуюся смазку циркулировать в зоны, которые находятся под крышкой клапанного механизма 519, чтобы смазывать узел выпускного клапана 510. Как проиллюстрировано на ФИГ. 17, некулачковая сторона маховиков 330, 335 содержит передающие трубки 601. Передающие трубки 601 расположены таким образом, чтобы создавалось повышенное давление на входе, которое позволяет высокоскоростному смазочному туману, прилипающему к поверхностям маховиков 330, 335, заходить в отверстия передающих трубок 601, обращенных к поверхностям маховиков 330, 335 передающих трубок 601. Затем туман передается через передающие шланги 602 в зону, которая находится под крышкой клапанного механизма 519. В одном аспекте передающие шланги 602 могут быть выполнены с возможностью их приема в картер двигателя 104. В других аспектах передающие шланги 602 могут быть выполнены с возможностью быть присоединенными к наружной поверхности картера двигателя 104 двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях.

[00108] Система сливных трубок 603 и сливных шлангов 604 используется для циркуляции смазывающего пара обратно в кривошипную камеру 105 из зоны, которая находится под крышкой клапанного механизма 519. В одном аспекте сливные трубки 603 и сливные шланги 604 отрегулированы таким образом, чтобы проводить пар через поверхностное сопротивление, отворачивая отверстие сливной трубки 603 от направления вращения маховиков 330, 335, чтобы создавать низкое давление в сливной трубке 603 и сливном шланге 604 из зоны, которая находится под крышкой клапанного механизма 510. Отверстие сливного шланга 604 внутри зоны, которая находится под крышкой клапанного механизма 519, расположено, соответственно, в направлении от стороны подачи, чтобы усилить циркуляцию пара под крышкой клапанного механизма 519. В одном аспекте сливные шланги 603 могут быть выполнены с возможностью заводить их через соответствующие отверстия в картер двигателя 104. В других аспектах сливные шланги 603 могут быть выполнены с возможностью их присоединения к наружной поверхности картера двигателя 104 двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях.

[00109] В одном аспекте цикл сгорания и продувки двигателя с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, действует следующим образом. ФИГ. 19-20 иллюстрируют соответствующую последовательность активации клапанов относительно угла поворота коленвала 300, при этом на ФИГ. 19 проиллюстрирована последовательность активации для стороны А (сегмент 101), а на ФИГ. 20 проиллюстрирована последовательность активации для стороны В (сегмент 102). Как проиллюстрировано на этих фигурах и как обсуждалось выше, оба сегмента 101, 102 производят одни и те же действия, но со сдвигом этих действий на 180 градусов относительно положения коленвала 300. Из соображений ясности, далее описана одна сторона А двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, поскольку другая сторона В идентична и просто смещена относительно первой стороны на 180 градусов поворота коленвала.

[00110] Датчик угла поворота коленвала инициирует действие топливного инжектора 132, при этом контрольный блок управляет непрерывным действием свечи зажигания 131 и топливного инжектора 132 до тех пор, пока контрольный блок не подаст команду остановить действие топливного инжектора 132. Свеча зажигания прекращает действовать после того, как камера накопления воспламеняющего вещества 410 будет заряжена, и двигатель 100 сможет работать с воспламенением от сжатия.

[00111] Поршень сжатия воздуха 210 движется туда и обратно в цилиндре сжатия 110, приводимый в движение базой кулисного механизма 205 и шатуном 211, при этом наружный воздух прогоняется через односторонние впускные клапаны 115, проиллюстрированные на Фигурах 2 и 2А. Низкое давление внутри, в комбинации с более высоким давлением снаружи, вынуждает рабочую поверхность клапана 116 давить на пружину 117 в направлении упора пружины 118, и это дает возможность воздуху проходить в цилиндр сжатия 110. Действие поршня сжатия 210 повторяет действие узла впускного клапана 115 с аналогичным обратным клапанным узлом 125, который проиллюстрирован на ФИГ. 3 и За, в накопительную камеру 120. Сравнительно низкое давление внутри цилиндра сжатия 110 теперь оказывается стороной с высоким давлением для обратного клапанного узла 125, и оно, в комбинации с более низким давлением в накопительной камере 120, вынуждает рабочую поверхность клапана 126 давить на пружину 127 в направлении упора пружины 128, и это дает возможность воздуху проходить в камеру сгорания 130.

[00112] Впускное окно 137 между накопительной камерой 120 и цилиндром сгорания 130 точно подогнано по размеру и расположению для соединения этих двух зон ближе к передней стороне поршня 230 в период сегмента сгорания 130С и с продувочной камерой 130Р с обратной стороны поршня, когда он проходит свой цикл. Как проиллюстрировано на ФИГ. 4, поршень сгорания 230 проходит впускное окно 137, сжатый воздух из накопителя воздуха 120 поступает в сегмент сгорания 130С цилиндра сгорания 130. Когда поршень сгорания 230 начинает дополнительно сжимать воздух, который теперь находится внутри сегмента сгорания 130С цилиндра сгорания 130, топливный(ые) инжектор(ы) 132 начинает(ют) серию коротких впрысков топлива по длине хода сжатия, чтобы обеспечить хорошее смешивание топлива с воздухом. Когда поршень 230 продвигается в ходе сжатия, головка 230а проходит впускное окно 137 и окно продувки 138, открывая сегмент продувки 130Р для приема более сильно сжатого воздуха из воздушной накопительной камеры 120, который предназначен для использования позднее, в конце рабочего хода, для удаления выхлопных газов. Кроме того, когда поршень горения 230 осуществляет рабочий ход в одном сегменте 101 (сторона А) двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, энергия может передаваться поршню сжатия 210 цилиндра сжатия 110 другого сегмента 102 (сторона В) для наддува второго цилиндра сжатия 110 (сторона В) сжатым воздухом, который будет затем накапливаться в накопительной камере 120 и, в конце концов, в камере сгорания 130 той же стороны, что приведет к повышению эффективности. Чтобы ввести в накопительную камеру 120 полный заряд, комбинация цилиндра сжатия НО и поршня сжатия 210 должна пройти полный цикл/оборот вперед назад, тогда как цилиндру сгорания 130 требуется только половина оборота, чтобы получить необходимую загрузку воздуха.

[00113] Когда двигатель работает достаточно эффективно, чтобы должным образом заряжать систему накопления воспламеняющего вещества 400, двигателю 100 больше не требуется свеча зажигания 131 для продолжения работы. При функционировании системы накопления воспламеняющего вещества 400, когда поршень сгорания 230 сегмента 101 (сторона А) достигает верхней точки своего рабочего хода, в верхней мертвой точке (ВМТ) или после ее прохождения, компоненты клапанного узла накопителя воспламеняющего вещества 420, связанного с сегментом А (т.е. толкатель клапана 421, проходящий в сегмент 101), открывают и высвобождают из накопителя воспламеняющего вещества 410 накопленные газы с высокими температурой и давлением, выпуская их через отверстие для пропуска воспламеняющего вещества 428 в цилиндр сгорания 130С, получающий топливно-воздушную смесь после точки воспламенения в цилиндре сгорания 130С, чтобы начать рабочий ход. Клапанный узел накопителя воспламеняющего вещества 420 удерживает на месте отверстие для пропуска воспламеняющего вещества 428 достаточно долго, чтобы перезарядить камеру накопления воспламеняющего вещества 410 в порядке подготовки к активации противоположного сегмента двигателя 102/сторона В. Использование системы накопления воспламеняющего вещества 400 создает высокую степень сжатия после ВМТ, без потерь энергии, связанных с высоким сжатием. Процесс может повторяться для обеих сторон.

[00114] Толкатель клапанного узла 530 активируется задним маховиком 330, затем он толкает регулировочный стержень 524, который удерживается контргайкой 525 коромысла клапана 521. Затем толкатель клапана 526 на другом конце 521а коромысла клапана 521 активирует выпускной клапан 511. Когда поршень сжатия 230 завершает рабочий ход, происходят одновременно два события. Открывается выпускной клапан 511 наверху цилиндра сгорания 130 и, в частности, выпускное окно 136, чтобы дать возможность выхлопным газам выйти в выпускной коллектор 540. В то же время продувочная канавка 236 поршня 230, см. ФИГ. 6, обращена к продувочному окну 138, что дает возможность сжатому воздуху с обратной стороны поршня 230 выходить из продувочной части цилиндра 130Р, когда поршень 230 приближается к нижнему концу своего рабочего хода, чтобы выпускать выхлопные газы из цилиндра сгорания 130С. В одном аспекте на около девять или около того градусов поворота коленвала позднее (см. ФИГ. 19-20), входная кромка поршня 238 становится обращенной к впускному окну 137, что дает возможность вбрасывания сжатого воздуха для загрузки цилиндра сгорания 130С свежим воздухом для следующего цикла.

[00115] После того, как поршень сгорания 230 минимизирует сегмент продувки 130Р, поршень сгорания 230 достигает нижнего предела и начинает возвратный ход сжатия. Поршень сгорания 230 проходит и впускное окно 137, и окно продувки 138, изолируя оба эти окна от камеры сгорания 130 и открывая оба эти окна в воздушную накопительную камеру 120, которая должна быть заполнена воздухом для следующего цикла. По мере того, как поршень сгорания 230 продолжает сжимать свою воздушную загрузку, топливный инжектор 132 начинает впрыскивать множественные короткие очереди топлива в сегмент сгорания 130С, чтобы улучшить смешивание топлива и воздуха, в порядке подготовки к воспламенению в верхней части рабочего хода. Это действие повторяется по мере необходимости.

[00116] ФИГ. 21A-F иллюстрируют более подробно приведенный в качестве примера аспект рабочего цикла для одной стороны В двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, и цикла продувки для одной стороны А. На ФИГ. 21А проиллюстрировано начало цикла сгорания для стороны В и начало цикла продувки для стороны А. Воздух с избыточным давлением из накопительной камеры 120 поступает в сегмент сгорания 130С через впускное окно 137 на стороне В, поскольку воздух внутри накопительной камеры 120 находится при более высоком давлении, чем воздух внутри сегмента сгорания 130С. Сжатый воздух не поступает в сегмент продувки 130Р на стороне А из-за комбинации обратного клапана 125 (не показан) и низкого давления в сегменте продувки 130Р.

[00117] Как проиллюстрировано на ФИГ. 21 В, датчик угла поворота коленвала инициирует действие топливного инжектора 132. В одном аспекте датчик угла поворота коленвала может быть выполнен с возможностью подавать сигнал топливному инжектору 132 к впрыску топлива в сегмент сгорания 130С цилиндра сгорания 130, когда поршень сгорания 230 сжимает воздух. Поршень сгорания 230 на стороне А начинает сжимать воздух в сегменте продувки 130Р, тогда как давление воздуха в сегменте сгорания 130С снижается. В то же время поршни сжатия 210, активированные базой кулисного механизма 205, затягивают окружающий воздух в цилиндры сжатия 110 через односторонние впускные контрольные клапаны 115. Низкое давление внутри цилиндров сжатия 110, в комбинации с высоким давлением снаружи от одностороннего обратного клапана 115, вынуждают рабочую поверхность клапана 116 сжимать пружину 117 в направлении упора пружины 118, что дает возможность воздуху заходить в цилиндр сжатия 110.

[00118] ФИГ. 21С иллюстрирует действие цилиндра сжатия 110, повторяющее действие узла впускного клапана 115 с аналогичным узлом обратного клапана 125 (проиллюстрировано на ФИГ. 3 и 3а) накопительной камеры 120. Сравнительно низкое давление внутри цилиндра сжатия 110 стало теперь стороной высокого давления узла обратного клапана 125, и теперь, в комбинации с более низким давлением в накопительной камере 120, приводит к открытию обратного клапана 125, чтобы пропускать воздух в цилиндр сгорания 130, когда головка 230а поршня сгорания 230 проходит впускное окно 137 Стороны В. В результате, часть сжатого воздуха из накопительной камеры 120 может поступать в сегмент продувки 130Р. Воздух с избыточным давлением, который уже содержится в сегменте сжатия 130С на стороне А, дополнительно сжимается и смешивается с топливом. На стороне А сжатый воздух содержится внутри накопительной камеры 120, поскольку давление воздуха внутри продувочного сегмента 130Р продолжает увеличиваться.

[00119] Как проиллюстрировано на ФИГ. 21D, впускное окно 137 заблокировано головкой 230а поршня сгорания 230 на стороне А, продолжая увеличивать давление внутри сегмента продувки 130Р и накопительной камеры 120. Аналогично, на стороне В, в сегменте сгорания 130С цилиндра сгорания 130 происходит дальнейшее сжатие. Кроме того, в загруженную смесь внутри сегмента сгорания 130С может добавляться дополнительное топливо. Воздух может продолжать поступать в продувочный сегмент 130Р через накопительную камеру 120 и цилиндр сжатия 110.

[00120] ФИГ. 21Е иллюстрирует сгорание загруженной смеси топливо/воздух в сегменте сгорания 130С на стороне В. Для инициации горения может использоваться свеча зажигания 131. В то же время может быть активирована система накопления воспламеняющего вещества 400 для улавливания части находящегося под высоким давлением высокотемпературного газа, путем открытия (позиционирования) отверстия для пропуска воспламеняющего вещества 428 для соединения сегмента сгорания 130С и накопителя воспламеняющего вещества 410 на стороне В, при сохранении в закрытом положении накопителя 410 на стороне В. В то же время выпускной клапан 511 внутри сегмента продувки 130Р на стороне А будет открыт, позволяя выхлопу предыдущего рабочего цикла на стороне А выходить через выпускное отверстие 136. В то же время цилиндр сгорания 230 проходит окно продувки 138, давая возможность выдавить сжатый воздух, который был удержан внутри продувочного сегмента 130Р, через продувочное окно 138, что приводит к выталкиванию большего количества выхлопа в выпускное окно 136 через выпускной клапан 511. Перед началом рабочего цикла на стороне А, происходит открытие отверстия для пропуска воспламеняющего вещества 428, и высокотемпературные газы под высоким давлением улавливаются внутри накопителя воспламеняющего вещества 410 для использования описанным выше способом, как проиллюстрировано на ФИГ. 21F. Предшествующие ФИГ. от 21А до 21F использованы для демонстрации последовательности цикла топливо/воздух, а не механической активации.

[00121] Описанный выше двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, представляет некоторые усовершенствования и обеспечивает преимущества перед другими двигателями внутреннего сгорания, известными в данной области техники. Комбинация элементов двигателей с электрозажиганием и двигателей с воспламенением от сжатия в двигателе 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, обеспечивает ему лучшие свойства тех и других. Например, двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, объединяет эффективные клапаны и топливо без смазочного материала четырехтактного двигателя "Otto Cycle" с мощностью на единицу веса и зажиганием в цилиндре на каждом обороте "двухтактного двигателя", а также с высоким крутящим моментом и детонацией топлива дизельного двигателя.

[00122] В одном аспекте, поскольку двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, использует свечу зажигания 131, пока камера накопления воспламеняющего вещества 410 не будет полностью заряжена, двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, выполнен с возможностью работать при более низком давлении, чем дизельный двигатель, что дает возможность топливным инжекторам работать с более чем одним типом топлива (например, дизельное топливо и бензин), за счет различных отверстий в инжекторах. Кроме того, поскольку двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, выполнен с возможностью работать при низких давлениях, двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, легче запускать, чем дизельный двигатель с высокой компрессией, благодаря более низкой степени сжатия. Кроме того, двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, может работать при более высоком крутящем моменте при высоких скоростях за счет двойной загрузки топливо/воздух и того факта, что загрузка воспламеняется сразу после ВМТ. Аналогично, двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, может, по тем же причинам, иметь более широкий диапазон скоростей. В одном аспекте двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, может работать от холостого хода до 4500 об/мин в комплектации, описанной выше. В других аспектах, которые более подробно описаны ниже, двигатель с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, может работать от холостого хода до 25000 об/мин, когда используется высокоскоростная система выпускных клапанов.

[00123] Благодаря использованию кулисного механизма 205 для соединения оппозитных поршней сгорания 230, двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, может работать в любом направлении и при любой ориентации. Как обсуждалось выше, за счет жесткого соединения цилиндров сгорания 230 с кулисным механизмом 205, который поддерживает жесткое, но скользящее расположение по одной линии через шатуны 211, 231 и направляющий вал 207, головки 230а поршней сгорания 230 расположены близко к стенкам цилиндрам сгорания 130, формируя между ними невязкий слой. Невязкий слой формируется всегда, когда движущаяся поверхность находится в контакте с текучей средой (воздух или вода и т.п.). Чем больше разница скоростей между твердой поверхностью и текучей средой, тем плотнее и толще становится невязкий слой.

[00124] Кроме того, как обсуждалось выше, жесткое соединение шатунов 231 с поршнями 230 и кулисным механизмом 205 устраняет необходимость в поршневых пальцах и шарнирных шатунах (что уменьшает общее количество деталей двигателя), с которыми было бы невозможно сформировать невязкий слой. Обнаружилось, что жесткое присоединение поршней сгорания 230 к кулисному механизму 205 обеспечивает также более высокую энергетическую эффективность, поскольку обычно потери энергии связаны с малым углом поворота коленвала, который обусловлен комбинацией шатунный палец/шарнир. Кроме того, конфигурация двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, снижает шум и вибрацию: жесткое соединение поршней сгорания 230 исключает стук поршня и уменьшает общее количество деталей.

[00125] Шум можно дополнительно уменьшить за счет выхлопной системы. Поскольку выхлопные газы выходят в противоположных направлениях под 180 градусов друг к другу, можно сделать так, что волна давления выходящего газа погасит основную часть шума, при помощи резонаторной камеры 550, где два выпускных канала выпускного коллектора 540 соединяются в один. Кроме того, выпускная система 500 не создает обратного давления и не потребляет для своего функционирования (выпускной системы 500) энергию, используя работу коленвала 300 и, в частности, кулачка заднего маховика 330.

[00126] Невязкий слой формирует уплотнение, практически не создающее трение, между стенками цилиндров сгорания 130 и головками 230s поршней 230, при этом отсутствует необходимость в уплотнении поршней, что увеличивает эффективность двигателя 100, поскольку уплотнение поршней может увеличивать трение. Кроме того, невязкое уплотнение дает возможность использовать обратную сторону головки 230а поршня сгорания 230 для сжатия воздуха, предназначенного для полного выдувания выхлопных газов из цилиндра сгорания 130. Благодаря полной продувке цилиндров сгорания 130 происходит более чистое сгорание топлива. Кроме того, поскольку контакт между поверхностями стенок цилиндров сгорания 130 и головками 230а поршней сгорания 230 находится в диапазоне от нуля до совершенного минимума, нет необходимости в смазке цилиндров сгорания. Отсутствие смазки для цилиндра уменьшает трение в цилиндре сгорания 130 и количество поллютантов в выхлопном газе.

[00127] Кроме того, описанный выше двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, не нуждается во внешнем охлаждении. Во-первых, как описано выше, двигатель 100 имеет уменьшенное трение в цилиндрах сгорания 130, что уменьшает производство теплоты. Кроме того, теплота от цикла сгорания повторно поглощается после воспламенения топлива, высвобождая всю свою энергию в момент воспламенения, сразу после верхней мертвой точки. Когда поршень 230 возвращается, газы расширяются, поглощая тепло, что известно как холодильный цикл. В одном аспекте холодильный цикл можно сделать более эффективным, продлевая рабочий ход двигателя. Холодильный цикл может также уменьшать теплоту выхлопных газов.

[00128] Кроме того, при отсутствии необходимости в смазке для цилиндров, и при использовании маховиков 330, 335 и связанных с ними трубок 601, 603 и шлангов 603, 604 в соответствии с описанным выше принципом Бернулли, исчезает необходимость в смазочных насосах. В одном аспекте, если описанный выше двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, сконструирован для использования в качестве дизеля, топливо полностью потребляется при воспламенении и не сгорает в выхлопной системе 500, как это происходит в двигателях с электрозажиганием. Кроме того, использование множества топливных инжекторов 1132, как проиллюстрировано на ФИГ. 31, тоже может увеличивать эффективность двигателя 100. Множество топливных инжекторов можно использовать для впрыскивания многочисленных коротких очередей топлива в камеру сгорания 130 в течение хода сжатия для улучшения смешивания топлива с воздухом.

[00129] ФИГ. 22 иллюстрирует дополнительную конфигурацию двигателя для двигателя 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, который можно использовать в качестве генератора, в соответствии с одним из аспектов. Как и двигатель с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, проиллюстрированный на ФИГ. 1-21, двигатель 700 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, использует поршни сгорания 230, которые не имеют физического контакта со стенками цилиндров сгорания 130. Следовательно, внутренние стенки цилиндров сгорания 130 могут иметь подходящее керамическое покрытие 701, с внедренными в него проволочными кольцами 702. Обмотка 702 в оболочке окружает цилиндр сгорания 130. Постоянный магнит высокой мощности 703 может быть интегрирован в головку поршней сгорания 230, и когда поршень 230 движется туда и обратно в цилиндре сгорания 130, стационарная обмотка 702 пересекает движущиеся магнитные силовые линии поля, излучаемого магнитом 703, внедренным в поршень 1230. Полученный в результате ток, индуцированный в обмотке 702, проходит через модуль преобразования параметров 704 для превращения в желательную электрическую силу.

[00130] ФИГ. 23-32 иллюстрируют альтернативную выхлопную систему 1500, которую можно использовать в двигателе 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, как описано выше в соответствии с одним из аспектов. В одном аспекте альтернативная выхлопная система 1500 может заменить компоненты системы накопления воспламеняющего вещества 400 и выхлопной системы 500, которые обсуждались выше, и она выполняет те же самые важнейшие функции, но при более высоких скоростях работы двигателя.

[00131] В одном аспекте альтернативная выхлопная система 1500 выполнена таким образом, чтобы выпускной клапан активировался кулачком в обоих направлениях. Выпускная система 1500, которая активируется кулачком, содержит узел выпускного клапана 1510, узел коромысла клапана 1520 и узел толкателя клапана 1530, а также выпускной коллектор 1540. В одном аспекте выпускная система 1500, которая активируется кулачком, выполнена с возможностью функционировать с двумя кулачками маховиков 1330, 1335, каждый из которых имеет кулачки 1330а, 1335, соответственно, которые ниже обсуждаются более подробно.

[00132] В одном аспекте узел выпускного клапана 1510 выпускной системы 1500, которая активируется кулачком, включает выпускной клапан 1511, шток 1512, запорную пружину клапана 1513, фланец замка тарелки клапанной пружины 1514 и установочные винты клапанной тарелки 1515, как проиллюстрировано на ФИГ. 23-25. Выпускной клапан 1511 выполнен с возможностью расположения в направляющей втулке выпускного клапана 1135, которая находится в стенке выпускного коллектора 1540, проиллюстрированного на ФИГ. 23 и 25. Пружина замка клапана 1513 закреплена на штоке 1512 клапана 1511 при помощи комбинации фланца замка тарелки клапанной пружины 1514 и установочных винтов клапанной тарелки 1515, как проиллюстрировано на ФИГ. 24. В одном аспекте пружина замка клапана 1513 выполнена с возможностью способствовать выпускному клапану 1511 в создании уплотнения между выпускным окном цилиндра сгорания и выпускным коллектором, она вынуждает выпускной клапан 1511 закрывать маленькую щель при помощи силы, прилагаемой пружиной замка клапана 1513. В одном аспекте пружина замка клапана 1513 может включать тарельчатую пружинную шайбу 1513, выполненную с возможностью прилагать такую силу. Пружина замку клапана 1513 может включать, но не ограничивается этим, волнистую шайбу.

[00133] В одном аспекте узел коромысла клапана 1520 выполнен с возможностью управлять работой узла выпускного клапана 1510. Узел коромысла клапана 1520 содержит опоры подшипника коромысла клапана 1521, вал коромысла клапана 1522, рычаг привода открытия выпуска 1523, рычаг привода закрытия выпуска 1524 и рычаг привода выпускного клапана 1525. Опоры подшипников коромысла клапана 1521 коромысла в сборе 1520 выполнены с возможностью обеспечивать вращение вала коромысла клапана 1522. Рычаг привода открытия выпуска 1523, рычаг привода закрытия выпуска 1524 и рычаг привода выпускного клапана 1525 выполнены с возможностью быть прикрепленными к валу коромысла клапана 1522. В одном аспекте рычаг привода открытия выпуска 1523 и рычаг привода закрытия выпуска 1524 ориентированы в противоположных направлениях на валу коромысла клапана 1522. В одном аспекте три рычага 1523, 1524 и 1525 прикреплены при помощи стопорных пальцев 1528, которые вставлены в соответствующие отверстия (не показаны) внутри вала коромысла клапана 1522. Следовательно, три рычага 1523, 1524 и 1525 вращаются вместе с валом коромысла клапана 1522, что обсуждается ниже более подробно.

[00134] Аналогично коромыслу клапана 521 узла коромысла клапана 500, который обсуждался выше, рычаг привода открытия выпуска 1523 и рычаг привода закрытия выпуска 1524 выполнены с возможностью принимать регулировочный стержень 1526, прикрепленный контргайкой 1527, как проиллюстрировано на ФИГ. 22. Регулировочный стержень 1526 выполнен с возможностью сопряжения с толкателем клапана 1531 узла толкателя клапана 1530, который подробнее обсуждается ниже. В одном аспекте рычаг привода открытия выпуска 1523 и рычаг привода закрытия выпуска 1524 прикреплены к валу коромысла клапана 1522 с ориентацией в противоположных направлениях, так что их соответствующие регулировочные стержни 1526 отстоят друг от друга на 180 градусов, как проиллюстрировано на ФИГ. 22.

[00135] Рычаг выпускного клапана 1525 выполнен с возможностью входить в зацепление с узлом выпускного клапана 1510, как проиллюстрировано на ФИГ. 23 и 25. В одном аспекте рычаг привода открытия выпускного клапана 1525 содержит две прорези 1525а, 1525b, которые пересекают друг друга и выполнены с возможностью принимать часть узла выпускного клапана 1510. Одна из прорезей 1525b выполнена с возможностью иметь достаточно длинную ширину, чтобы удерживать пружину замка клапана 1513 и фланец замка тарелки клапанной пружины 1514. Другая прорезь 1525а выполнена с возможностью принимать выдвинутые части штока 1512, которые не закрыты фланцем замка тарелки клапанной пружины 1514, как проиллюстрировано на ФИГ. 22 и 24.

[00136] Узел толкателя клапана 1530 выполнен с возможностью взаимодействовать с двумя маховиками 1330, 1335 и узлом коромысла клапана 1520. Узел толкателя клапана 1530 форсированной выхлопной системы 1500 аналогичен узлу толкателя клапана 530 выхлопной системы 500, которая обсуждалась выше, но выполнен с возможностью работы с маховиком 1330 закрытия выпускного клапана и кулачком маховика 1335 открытия выпускного клапана. Оба маховика 1330, 1335 выполнены с возможностью их размещения на соответствующих концах коленвала в сборе 1330, как проиллюстрировано на ФИГ. 25-26. В одном аспекте каждый маховик 1330, 1335 выполнен с возможностью иметь отверстия 1334, 1336, в которые вставляются концы передней шейки коренного подшипника 1302 и задней шейки коренного подшипника 1301, соответственно, коленвала 1300. Кулачок 1330а маховика 1330 закрытия выпускного клапана выполнен с возможностью закрывать выпускной клапан 1511, тогда как кулачок 1335а маховика 1335 открытия выпускного клапана выполнен с возможностью открывать выпускной клапан 1511, что подробно обсуждается ниже. Следовательно, узел толкателя клапана 1530 включает толкатель клапана 1531 для каждого кулачкового маховика 1330, 1335 для каждого сегмента двигателя.

[00137] Каждый толкатель клапана 1531 содержит конец кулачка 1531а и конец шарнира 1531b. Конец кулачка 1531а толкателя клапана 1531 выполнен с возможностью вступать в контакт с кулачками 1330а, 1335а соответствующих маховиков 1330, 1335, которые взаимодействуют с шатунами 1531. В одном аспекте конец кулачка 1531а толкателя клапана 1531 выполнен с возможностью принимать толкатель клапана 1532, как проиллюстрировано на ФИГ. 26-21. Конец кулачка 1531а и толкатель клапана 1532 могут быть выполнены таким же образом и содержать такие же компоненты, как и обсуждавшийся выше узел толкателя клапана 530. Толкатели клапанов 1532 выполнены с возможностью вступать в контакт с кулачками 1330а, 1335а маховика 1330 закрытия выпускного клапана и маховика 1335 открытия выпускного клапана, когда оба маховика 1330, 1335 вращаются. Концы шарнира 1531b толкателей клапанов 1531 выполнены с возможностью вступать в контакт с концами регулировочных стержней 1524 рычага привода 1523 открытия выхлопа и рычага привода 1524 закрытия выхлопа.

[00138] В одном аспекте, как проиллюстрировано на ФИГ. 28-30, закрывающий кулачок 1330а может быть выполнен с возможностью включать часть выемки/изгиба 1330b, что дает возможность его узлу толкателя клапана 1530 двигаться без превентивного сопротивления, чтобы давать возможность узлу толкателя клапана 1531, связанному с открывающим кулачком 1335а, и его выступу 1335 b толкать рычаг привода 1523 открытия выхлопа. Когда вращение проводит выемку 1330b и выступ 1335b мимо соответствующих им узлов толкателя клапана 1530, закрывающий кулачок 1330а будет вступать в контакт со своим узлом толкателя клапана 1530, чтобы войти в зацепление с рычагом привода 1524 закрытия выхлопа. ФИГ. 28-30 иллюстрируют взаимосвязь между кулачками 1330а, 1335а и соответствующими им выемкой 1330b или выступом 1335b. В аспекте, приведенном в качестве примера, выемка 1330b и выступ 1335b должны находиться в той позиции относительно соответствующих им кулачков 1330а, 1335а, которая проиллюстрирована на ФИГ. 28-29.

[00139] В одном аспекте при вращении маховика 1330 закрытия выпускного клапана и маховика 1335 открытия выпускного клапана соответствующие кулачки 1330а и 1335а качают штоки толкателей 1521, чтобы поочередно передавать действия кулачка соответствующим рычагам приводов 1524 и 1523, заставляя вал коромысла клапана 1522 поворачиваться в достаточной мере для поворотов рычага привода открытия выпускного клапана 1525 вверх и вниз для открытия и закрытия выпускного клапана 1511. Такая конфигурация обеспечивает рычагу привода 1525 допуск, достаточный, чтобы избежать слишком жесткой регулировки, которая могла бы вынуждать активируемую кулачком выхлопную систему 1500 отменять воздействие, в то же время, усиливая, при необходимости, уплотнение.

[00140] Например, когда толкатель клапана 1532 находится в контакте с кулачком 1330а маховика 1330 закрытия выпускного клапана, конец шарнира 1531b толкателя клапана 1531 вступает в контакт с регулировочным стержнем 1524 рычага привода 1524 закрытия выхлопа, который поворачивает рычаг привода открытия выпускного клапана 1525, через вал коромысла клапана 1522, чтобы закрыть выпускной клапан 1511. Поскольку пружина замка клапана 1513 пускается в ход выпускной системой 1500, которая активируется кулачком, пружина 1513 имеет инерцию для содействия закрытию последней маленькой щели в выпускной коллектор 1540, которая препятствует уплотнению.

[00141] Когда толкатель клапана 1532 вступает в контакт с выступом 1335b кулачка 1335а маховика 1335 открытия выпускного клапана и толкатель клапана 1532 заходит в выемку 1330b маховика 1330 кулачка закрытия клапана, конец шарнира 1531b толкателя клапана 1531 вступает в контакт с регулировочным стержнем 1524 рычага привода 1523 открытия выхлопа, который поворачивает рычаг привода открытия выпускного клапана 1525 через вал коромысла клапана 1522, чтобы открыть выпускной клапан 1511. Описанная выше активируемая кулачком выхлопная система 1500 дает возможность активировать клапан с высокой скоростью, с использования кулачков для полного открытия и закрытия выпускного клапана 1511, в то же время способствуя клапану 1511 и пружине замка клапана 1513 в завершении последнего движения для создания уплотнения. Это предотвращает неполное закрытие клапана при высоких скоростях.

[00142] В одном аспекте кулачок 1330а маховика 1330 закрытия выпускного клапана может быть выполнен с возможностью его использования высокоскоростной системой накопления воспламеняющего вещества 1400, как проиллюстрировано на ФИГ. 27-32. В одном аспекте система накопления воспламеняющего вещества 1400 содержит камеру накопления воспламеняющего вещества (не показана) и клапан для пропуска воспламеняющего вещества в камеру накопления воспламеняющего вещества 1420. Хотя это не показано, камера накопления воспламеняющего вещества высокоскоростной системы накопления воспламеняющего вещества 1400 аналогична системе накопления воспламеняющего вещества 400 в варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на ФИГ. 1-21, который обсуждался выше, и может быть сформирована внутри картера двигателя, протягиваясь в цилиндр сгорания.

[00143] Клапан для пропуска воспламеняющего вещества в камеру накопления воспламеняющего вещества 1420 выполнен с возможностью контролировать выпуск газов из камеры накопления воспламеняющего вещества в цилиндр сгорания. В одном аспекте узел клапана для пропуска воспламеняющего вещества в камеру накопления воспламеняющего вещества 1420 содержит толкатель клапана 1421, как проиллюстрировано на ФИГ. 27, 30 и 31. Толкатель клапана 1421 содержит конец кулачка 1421а и конец камеры 1421b. Конец кулачка 1421а толкателя клапана 1421 выполнен с возможностью входить в контакт с маховиком 1330 кулачка закрытия выпускного клапана. В одном аспекте, конец кулачка 1421а толкателя клапана 1421 выполнен с возможностью принимать ролик клапана 1422. Конец 1421а толкателя клапана 1421 может быть выполнен с возможностью включать держатель толкателя клапана 1423 для установки ролика толкателя клапана 1422. В одном аспекте комбинация закрепленных толкателей клапанов 1422, вступающих в контакт с кулачком 1330а, и каналов внутри картера двигателя, в которых удерживаются толкатели клапанов 1421, закрепляет штоки толкателей клапанов 1421. В одном аспекте держатель толкателя 1423 может быть выполнен с возможностью предотвращать поворот штока толкателя клапана 1421 внутри каналов в картере двигателя.

[00144] В одном аспекте толкатель клапана 1422 выполнен с возможностью вступать в контакт с кулачком 1330а маховика 1330 закрытия выпускного клапана, когда он вращается. В одном аспекте кулачок 1330а маховика 1330 кулачка закрытия выпускного клапана содержит дорожку качения толкателя клапана 1332, которая выполнена с возможностью принимать толкатель клапана 1422. В одном аспекте дорожка качения толкателя клапана 1332 имеет круглую форму, но включает часть выемки 1333, которая функционирует таким же образом, как и кулачок 1330а (т.е. только прилагает давление к толкателю клапана 1421, когда вытянутая часть вступает в контакт с толкателем клапана при вращении). Функция наружной части дорожки качения 1332 состоит в закрытии отверстия для пропуска воспламеняющего вещества 1428 узла клапана для пропуска воспламеняющего вещества 1420. Держатель толкателя клапана 1423 может быть выполнен с возможностью являться продолжением штока толкателя клапана 1421, выполненного с возможностью помещать толкатель клапана 1422 внутрь дорожки качения 1332 без вхождения в контакт с верхней поверхностью закрывающего кулачка 1330а. В одном аспекте держатель толкателя клапана 1423 может быть тоньше и более плоским, чем остальная часть штока толкателя клапана 421, чтобы обеспечить отсутствие взаимодействия с самим собой и поверхностью закрывающего кулачка 330а.

[00145] Конец камеры 1421b толкателя клапана 1421 выполнен с возможностью взаимодействовать с камерой накопления воспламеняющего вещества (не показана), путем управления доступом камеры накопления воспламеняющего вещества в цилиндр сгорания 1330 двигателя таким же образом, как было описано выше. Шток толкателя клапана 1421 включает отверстие для пропуска воспламеняющего вещества 1428 вблизи конца камеры 1421b. Когда часть с выемкой 1333 дорожки качения толкателя клапана 1332 вступает в контакт с толкателем клапана 1422 конца маховика 1421а, узел клапана накопителя воспламеняющего вещества 1420 имеет возможность подгонять отверстие для пропуска воспламеняющего вещества 1428, чтобы оно соответствовало концу камеры накопления воспламеняющего вещества, примыкающему к цилиндру сгорания, чтобы пропускать горячие и сжатые смешанные газы в цилиндр сгорания 1130. В одном аспекте, конец камеры 1421b выполнен с возможностью принимать возвратную пружину (не показана), соединенную с картером двигателя. Когда пружина возврата полностью растянута (т.е. не сжата), отверстие для пропуска воспламеняющего вещества 1428 не совпадает с камерой накопления воспламеняющего вещества. Дорожка качения 1332 кулачка 1330а открывает и закрывает узел клапана при каждом обороте кулачка 1330а.

[00146] Как указано выше, двигатель 100 с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, может быть расположен и ориентирован любым образом. Кроме того, многочисленные двигатели с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, могут быть расположены сериями, в результате, они могут оказываться в различных комбинациях друг с другом. Различные комбинации и расположения многочисленных двигателей с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, могут включать, но не ограничиваются этим, различные комбинации и ориентации двигателей, проиллюстрированных на ФИГ. 33-36.

[00147] Хотя вышеизложенное письменное описание изобретения дает возможность обычным специалистам изготовить и использовать то, что в настоящее время рассматривается как наилучшие варианты реализации изобретения, эти обычные специалисты должны учитывать и понимать, что существуют вариации, комбинации и эквиваленты конкретных вариантов реализации изобретения, способа и примеров, описанных в данном документе. Следовательно, изобретение не может быть ограничено описанными выше вариантами реализации, способом и примерами, но всеми вариантами реализации и способами, которые входят в объем и сущность изобретения. В рамках необходимого для понимания и полного раскрытия настоящего изобретения все публикации, патенты и патентные заявки, приведенные в этом описании, включены в данный документ посредством ссылки в такой же степени, как если бы каждая отдельная публикация, патент или патентные заявки были специально и отдельно указаны как включенные посредством ссылки.

[00148] При наличии таким образом описанных вариантов реализации настоящего изобретения, которые представлены в качестве примера, специалисты в данной области техники должны учитывать, что в данном описании все они приведены именно в качестве примеров, что в рамках объема настоящего изобретения могут быть другие альтернативы, варианты и модификации. Соответственно, настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами реализации, которые проиллюстрированы в данном документе, а ограничено только представленной ниже формулой изобретения.

Двигатель с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, который формирует невязкий слой между поршнями и стенками соответствующих цилиндров. В одном аспекте двигатель с поршнями, которые движутся в противоположных направлениях, использует кулисный механизм, который содержит жестко соединенные поршни сгорания, которые движутся в противоположных направлениях. В одном аспекте, кулисный механизм выполнен с возможностью передачи энергии от поршней сгорания коленвалу в сборе. В одном аспекте коленвал может быть выполнен с двойными маховиками, которые являются внутренними по отношению к двигателю и могут быть выполнены с возможностью управления выпускной системой, системой зажигания смеси запасенными раскаленными газами и/или системой смазки. Техническим результатом является снижение трения и уменьшение количества загрязняющих веществ в выхлопных газах. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 53 ил.

1. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

a) корпус двигателя, содержащий:

i) пару цилиндров обеспечения сгорания, выровненных друг с другом, и

ii) картер, причем пара цилиндров обеспечения сгорания разделены картером, и

b) узел привода кулисы, размещенный в картере и содержащий:

i) основание привода кулисы,

ii) направляющий вал привода кулисы, жестко соединенный с корпусом двигателя внутри картера, и

iii) пару поршней обеспечения сгорания, жестко соединенных с основанием привода кулисы, причем каждый из пары поршней обеспечения сгорания выполнен с возможностью кругового перемещения внутри одного из пары цилиндров обеспечения сгорания, с концентричностью и без фактического контакта между поршнями обеспечения сгорания и стенками цилиндров обеспечения сгорания, причем комбинация поршней обеспечения сгорания, движущихся в цилиндрах обеспечения сгорания, обеспечивает возможность формирования уплотнения, не создающего трения между стенками указанных цилиндров обеспечения сгорания и головками указанных поршней обеспечения сгорания, при этом уплотнение, не создающее трение, состоит из воздуха или из смеси воздуха с топливом, что устраняет необходимость в смазке внутри цилиндров обеспечения сгорания.

2. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 1, дополнительно содержащий:

пару цилиндров сжатия, выровненных друг с другом, разделенных картером и расположенных параллельно паре цилиндров обеспечения сгорания, и

пару поршней сжатия, жестко соединенных с основанием привода кулисы, при этом каждый из пары поршней сжатия выполнен с возможностью кругового перемещения внутри одного из пары цилиндров сжатия для сжатия воздуха, а комбинация пары цилиндров сжатия и пары поршней сжатия выполнена с возможностью передачи сжатого воздуха в пару цилиндров обеспечения сгорания.

3. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 2, в котором пара цилиндров сжатия выполнена с возможностью сбора и преобразования окружающего воздуха в сжатый воздух.

4. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 3, в котором корпус двигателя дополнительно содержит пару накопительных камер, выровненных друг с другом и разделенных картером, причем пара накопительных камер выполнена с возможностью приема сжатого воздуха из пары цилиндров сжатия и с возможностью передачи сжатого воздуха в пару цилиндров обеспечения сгорания.

5. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором картер выполнен с возможностью размещения в нем узла коленчатого вала и смазки и с возможностью изоляции смазки от пары цилиндров обеспечения сгорания.

6. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 5, в котором основание привода кулисы выполнено с возможностью передачи мощности от пары цилиндров обеспечения сгорания на узел коленчатого вала.

7. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 5, дополнительно содержащий выхлопную систему, причем обеспечена возможность приведения в действие этой выхлопной системы посредством узла коленчатого вала.

8. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 7, в котором узел коленчатого вала дополнительно содержит первый маховик, который выполнен с возможностью приведения в действие выхлопной системы.

9. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 8, в котором первый маховик содержит кулачок, выполненный с возможностью приведения в действие выхлопной системы.

10. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 8, в котором первый маховик выполнен с возможностью смазывания выхлопной системы.

11. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 10, дополнительно содержащий второй маховик, причем первый маховик и второй маховик приведены в движение коленчатым валом и выполнены с возможностью взаимодействия со смазкой внутри картера для выпаривания этой смазки за счет паразитного сопротивления.

12. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 11, в котором первый маховик и второй маховик дополнительно выполнены с возможностью обеспечения циркулирования выпариваемой смазки к выхлопной системе благодаря принципу Бернулли.

13. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 6, дополнительно содержащий детонационную накопительную систему, причем обеспечена возможность приведения в действие этой детонационной накопительной системы посредством узла коленчатого вала.

14. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 13, в котором узел коленчатого вала дополнительно содержит маховик, выполненный с возможностью приведения в действие детонационной накопительной системы.

15. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 14, в котором детонационная накопительная система содержит детонационную накопительную камеру, выполненную с возможностью захвата газов, имеющих высокую температуру и давление, созданных в течение силового цикла.

16. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором жесткое соединение между парой поршней обеспечения сгорания к основанию привода кулисы и уплотнение, не создающее трения, устраняет необходимость в поршневых пальцах и шарнирных шатунах.

17. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

a) корпус двигателя, содержащий:

i) пару цилиндров обеспечения сгорания, выровненных друг с другом,

ii) пару цилиндров сжатия, выровненных друг с другом и расположенных параллельно паре цилиндров обеспечения сгорания, причем пара цилиндров сжатия выполнена с возможностью сбора окружающего воздуха, и

iii) картер, причем пара цилиндров сжатия и пара цилиндров обеспечения сгорания разделены картером,

b) узел привода кулисы, размещенный в картере и содержащий:

i) основание привода кулисы,

ii) щелевой канал в основании привода кулисы,

iii) направляющий вал привода кулисы, жестко соединенный с корпусом двигателя внутри картера,

iv) пару поршней обеспечения сгорания, жестко соединенных с основанием привода кулисы соединительными штоками обеспечения сгорания, причем каждый из пары поршней обеспечения сгорания выполнен с возможностью кругового перемещения внутри одного из пары цилиндров обеспечения сгорания, и

v) пару поршней сжатия, жестко соединенных с основанием привода кулисы по меньшей мере одним соединительным штоком сжатия, причем каждый из пары поршней сжатия выполнен с возможностью кругового перемещения внутри одного из пары цилиндров сжатия для сжатия окружающего воздуха, при этом комбинация поршней обеспечения сгорания, движущихся внутри цилиндров обеспечения сгорания в непосредственной близости от стенок указанных цилиндров обеспечения сгорания для формирования уплотнения, не создающего трения между стенками указанных цилиндров обеспечения сгорания и указанных поршней обеспечения сгорания, при этом уплотнение, не создающее трение, состоит из воздуха или из смеси воздуха с топливом, что устраняет необходимость в смазке внутри цилиндров обеспечения сгорания, и

c) узел коленчатого вала, содержащий подшипниковый узел, выполненный с возможностью взаимодействия со щелевым каналом узла привода кулисы и шатунной шейкой узла коленчатого вала, причем узел привода кулисы выполнен с возможностью передачи мощности от пары поршней обеспечения сгорания на узел коленчатого вала через подшипниковый узел.

18. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 17, в котором корпус двигателя дополнительно содержит пару накопительных камер, выровненных друг с другом и разделенных картером, причем пара накопительных камер выполнена с возможностью приема сжатого воздуха от пары цилиндров сжатия и с возможностью передачи сжатого воздуха в пару цилиндров обеспечения сгорания.

19. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 17, дополнительно содержащий приводимую в действие кулачком выхлопную систему, выполненную с возможностью управления выхлопными клапанами с высокой скоростью и более чем в одном направлении, причем узел коленчатого вала дополнительно содержит два маховика кулачка, выполненных с возможностью управления приводимой в действие кулачком выхлопной системой, при этом картер дополнительно выполнен с возможностью размещения в нем указанных двух маховиков кулачка.

20. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 17, в котором подшипниковый узел содержит по меньшей мере три кольца и по меньшей мере два набора подшипниковых элементов, причем каждый из указанных по меньшей мере двух наборов подшипниковых элементов расположен между двумя из указанных по меньшей мере трех подшипниковых колец.

21. Оппозитный поршневой двигатель внутреннего сгорания по п. 17, в котором каждый из пары цилиндров обеспечения сгорания содержит множество топливных инжекторов.

22. Оппозитный двигатель внутреннего сгорания, содержащий:

a) по меньшей мере один цилиндр обеспечения сгорания,

b) по меньшей мере один поршень обеспечения сгорания, выполненный с возможностью работы внутри указанного по меньшей мере одного цилиндра обеспечения сгорания в непосредственной близости от стенок указанных цилиндров обеспечения сгорания и без фактического контакта между указанным по меньшей мере одним цилиндром обеспечения сгорания и указанным по меньшей мере одним поршнем обеспечения сгорания, и

с) уплотнение, не создающее трения, состоящее из воздуха или из смеси воздуха с топливом, образующееся от быстрого движения указанного по меньшей мере одного поршня обеспечения сгорания в указанном по меньшей мере одном цилиндре обеспечения сгорания, что устраняет необходимость в смазке внутри цилиндров обеспечения сгорания.

23. Оппозитный двигатель внутреннего сгорания по п. 22, дополнительно содержащий узел привода кулисы, содержащий основание привода кулисы и направляющий вал привода кулисы, выполненный с возможностью его приема основанием привода кулисы, причем указанный по меньшей мере один поршень обеспечения сгорания жестко соединен с основанием привода кулисы.

24. Оппозитный двигатель внутреннего сгорания по п. 22, дополнительно содержащий по меньшей мере один цилиндр сжатия и по меньшей мере один поршень сжатия, причем указанный по меньшей мере один цилиндр сжатия выполнен с возможностью сбора и сжатия окружающего воздуха и с возможностью доставки сжатого воздуха в указанный по меньшей мере один цилиндр обеспечения сгорания.

25. Оппозитный двигатель внутреннего сгорания по п. 24, дополнительно содержащий узел привода кулисы, содержащий основание привода кулисы и направляющий вал привода кулисы, выполненный с возможностью его приема основанием привода кулисы, причем указанный по меньшей мере один поршень обеспечения сгорания и указанный по меньшей мере один поршень сжатия жестко соединены с основанием привода кулисы.

26. Оппозитный двигатель внутреннего сгорания по п. 22, дополнительно содержащий картер, выполненный с возможностью размещения в нем узла коленчатого вала и смазки, причем картер дополнительно выполнен с возможностью изолирования смазки от указанного по меньшей мере одного цилиндра обеспечения сгорания и указанного по меньшей мере одного поршня обеспечения сгорания.

27. Оппозитный двигатель внутреннего сгорания по п. 22, дополнительно содержащий блок управления энергией, причем указанный по меньшей мере один цилиндр обеспечения сгорания дополнительно содержит стенки из керамического материала, содержащие катушки из проволоки, а указанный по меньшей мере один поршень обеспечения сгорания дополнительно содержит выполненный за одно целое с головкой магнит, при этом колебательное перемещение указанного по меньшей мере одного поршня обеспечения сгорания внутри указанного по меньшей мере одного цилиндра обеспечения сгорания создает электрический ток, передаваемый в блок управления энергией.