ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ЦИЛИНДР ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ СО СПЕЦИАЛЬНОЙ КАМЕРОЙ СЖАТИЯ Российский патент 2024 года по МПК F02B75/30 F02B75/04 F01B7/18 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] По настоящей заявке испрашивается приоритет согласно заявке на получение патента США номер 16/998,771, поданной 20 августа 2020 г., и заявке PCT/US2019/068510, поданной 25 декабря 2019 г.

Область техники

[0002] Настоящее изобретение в целом относится к механическим устройствам, используемым для выполнения работы, и, более конкретно, к гидравлическим цилиндрам и цилиндрам сгорания.

[0003] Определения некоторых компонентов и операций в цилиндре для возвратно- поступательного движения:

1. Возвратно-поступательное движение поршня коленчатого вала: коленчатый вал выполняет возвратно-поступательное движение между точкой максимального расширения на дне цилиндра, известной, как нижняя мертвая точка (НМТ), и точкой максимального втягивания, известной, как верхняя мертвая точка (ВМТ).

2. Рабочий объем: им является площадь поверхности коленчатого вала, умноженная на расстояние такта между НМТ и ВМТ.

3. Объем камеры сгорания: им является пространство, находящееся между ВМТ и головкой цилиндра, в котором происходит сжатие текучей среды, в традиционном цилиндре в ходе подготовки к сгоранию.

4. Смещенный объем: им является объем топливовоздушной смеси, который должен быть смещен после каждого цикла возвратно-поступательного движения, который в традиционном цилиндре равняется сумме объема камеры сгорания и рабочего объема. Простое размещение занимающей конструкции в пределах объема камеры сгорания может изменить объем камеры сгорания и коэффициент сжатия, но никогда не может сделать так, чтобы смещенный объем отличался от суммы объема камеры сгорания и рабочего объема.

5. Закон Паскаля с зависимостью от положения используется для вычисления усилий, передаваемых смещенной текучей средой на поверхность коленчатого вала во время рабочего такта, где отношение выходного усилия к расстоянию такта представляет собой выходную механическую работу, которая равняется входной механической работе или эквивалентному подводимому теплу.

6. Закон Паскаля с зависимостью от времени является новым математическим методом, вводимым в раскрытой системе, который описывает то, каким образом конкуренция с горючей текучей средой за пространство, находящееся за поверхностью поршня коленчатого вала, может сделать смещенный объем меньше суммы объема камеры сгорания и рабочего объема и, в результате, сэкономить необходимую подводимую механическую работу или тепло, необходимое для смещения текучей среды после каждого такта.

7. Впуск для текучей среды цилиндра: им является патрубок для текучей среды и впускной клапан для текучей среды. В традиционном цилиндре впуск для текучей среды может, например, обеспечивать меняющееся количество воздуха между одним и другим циклом возвратно-поступательного движения, однако такая изменчивость в традиционном цилиндре может повлиять на коэффициент сжатия при предварительном сгорании. В традиционном цилиндре не может быть установлен или использован второй впуск для текучей среды, который мог бы изменить объем текучей среды или давления во время рабочего такта цилиндра, однако он будет включен в настоящей заявке.

8. Второй впуск для воздуха является термином, используемым в настоящей заявке при указании текучей среды, вводимой в камеру сжатия или сгорания во время рабочего такта для повышения движущего усилия сгорания или гидравлического движущего усилия. В то время, как первый впуск для текучей среды отвечает за ввод текучей среды в цилиндр на каждом такте цилиндра, второй впуск может вводить текучую среду выборочно во время рабочего такта в ответ на повышение противодействующих усилий и повышение движущей нагрузки.

9. Четырехтактный традиционный двигатель предполагает выполнение всасывания воздуха, сжатия воздуха, сгорания и выброса за два цикла возвратно-поступательного движения. Четыре такта могут быть минимизированы до двух традиционных тактов за счет объединения всасывания, выброса и сжатия за одно движение в пределах одной и той же внутренней камеры цилиндра для выполнения рабочего такта на каждом такте в двухтактном цилиндре. В традиционном цилиндре не предусмотрено использование камеры сжатия, которая может помочь поддерживать всасывание и сжатие отдельно от сгорания и выброса, а также выполнять рабочий такт на каждом такте. Данный способ в раскрытой системе можно называть четырехтактным цилиндром относительного движения.

10. Камера сжатия является термином, используемым в настоящей заявке для обозначения пространства, в котором выполняются четыре такта, за один цикл возвратно- поступательного движения.

11. Как правило, занимающая конструкция относится к вводимому элементу, который размещается внутри цилиндра для воздействия на коэффициент сжатия при предварительном сгорании или на объем камеры сгорания. В настоящей заявке занимающая конструкция используется для обеспечения ускорения в камере цилиндра при сгорании или гидравлических усилиях в направлении коленчатого вала во время рабочего такта для конкуренции с горючей текучей средой за пространство с целью минимизации смещенного объема и повышения внутреннего давления в цилиндре.

12. Механизм регулирования усилия в настоящей заявке относится к механическому узлу, выполненному с возможностью повышения или понижения движущего усилия коленчатого вала во время рабочего такта.

13. Декомпрессия текучей среды в традиционном цилиндре происходит во время рабочего такта, когда давление текучей среды понижается в направлении конца рабочего такта. Если движение поршня коленчатого вала составило более 15 метров в секунду, то от этого страдает внутренняя поверхность поршня коленчатого вала, что называется зоной замирания, что не желательно ввиду ее связи с неполным сгоранием. В настоящей заявке нами будет введена декомпрессия текучей среды в камеры сжатия, начиная с начала рабочего такта, а также другая декомпрессия текучей среды путем открытия впуска для текучей среды, для обеспечения возможности перемещения сжатого воздуха внутрь и в направлении камеры сгорания во время более поздней части рабочего такта с целью удаления отработанной текучей среды из первичной камеры сгорания, а также обеспечения эффектов охлаждения занимающей конструкции без понижения качества сгорания. Например, если отработанная текучая среда имеет коэффициент атмосферного сжатия 2:1 в цилиндре вблизи конца рабочего такта и если нетопливная смешанная нагнетенная с наддувом текучая среда, вводимая в цилиндр, имеет коэффициент сжатия 10:1. Отработанная текучая среда выйдет, а сжатый свежий воздух будет подвержен декомпрессии и пройдет в цилиндр для обеспечения эффектов охлаждения для внутреннего пространства цилиндра и для обеспечения частично сжатого свежего воздуха, доступного для полного сжатия на следующем втягивании поршня.

[0004] В широком ряде устройств используются цилиндры для выполнения механических функций и обеспечения полезной работы. В типичном двигателе внутреннего сгорания (ДВС), например, используется ряд цилиндров, в которых топливовоздушная смесь сжимается и сжигается для обеспечения работы, которая сообщается соответствующему поршню возвратно-поступательного хода. Каждый поршень может быть соединен с коленчатым валом, с помощью которого усилия, сообщаемые поршням, могут передаваться через различные промежуточные устройства на колеса транспортного средства для обеспечения, таким образом, движения транспортного средства. Поршни могут быть соединены для приведения в движение турбины, насоса или электрического генератора.

[0005] Будучи выполненным для использования в ДВС, гидравлической системе или других сферах, типичный цилиндр на выходе производит механическую работу, которая пропорциональна его рабочему объему (например, объему, через который проходит поверхность поршня), который является произведением поверхности поршня и расстояния такта (например, осевого расстояния, которое проходит поверхность поршня). Следовательно, прошлые системы (например, бензиновые и дизельные ДВС) перешли на повышенные рабочие объемы и/или расстояния для повышения выходной мощности цилиндра. Повышение рабочего объема и/или расстояния может привести к увеличению размеров цилиндра и, следовательно, массы двигателя, при этом снижая общую экономичность двигателя и транспортного средства, в которых используются такие увеличенные цилиндры. Во всех традиционных цилиндрах рабочий объем плюс объем камеры сгорания равняется смещенному объему, что представляет то, сколько введенной текучей среды требуется для использования на каждом такте. Решение, заключающееся в том, чтобы сделать смещенный объем меньше суммы объема камеры сгорания и рабочего объема или даже меньше рабочего объема, дало бы улучшенную производительность двигателя, пропорциональную проценту понижения такого смещенного объема.

[0006] Другие подходы в отношении повышения экономичности двигателя могут включать в себя использование системы регенерации. Гидравлические цилиндры, например, могут быть соединены с гидравлическим или турбонагнетателем или с электрической системой регенерации, однако такие системы регенерации зачастую проявляют ограниченные степени эффективности (например, 20-30%), в частности, когда они работают при высоком начальном давлении, составляющем приблизительно 1000 фунт/кв. дюйм, для повышения коэффициента сжатия. При регенерации турбонагнетателя, система направлена на то, чтобы участвовать в движущих усилиях цилиндра при более низком коэффициенте сжатия, и результат регенерации может быть улучшен. В качестве примера, в раскрытой системе обеспечен потенциал регенерации 80%.

[0007] В четырехтактных двигателях был реализован метод прямого впрыска с целью удовлетворения требований в отношении чистоты окружающей среды. Двухтактные двигатели, в которых желательным является использование каждого такта в качестве рабочего такта, полностью запрещены в некоторых областях ввиду того, что они склонны выбрасывать избыточные количества не полностью сгоревшего выхлопного газа. Решение, заключающееся в реализации четырехтактной рабочей модели (всасывание, сжатие, сгорание, выброс) за один цикл возвратно-поступательного движения, в которой каждый такт является рабочим тактом, при этом не жертвуя качеством выброса, обеспечило бы преимущества как двух-, так и четырехтактных двигателей.

[0008] Ввиду вышеуказанного, существует потребность в механизме, который удовлетворил бы требованиям двигателя внутреннего сгорания в отношении окружающей среды за счет оптимизации усилий цилиндра и внутреннего давления, при этом минимизируя выброс несгоревших текучих сред и смешанной текучей среды с топливом, при этом по-прежнему достигая превосходной выходной мощности.

Раскрытие сущности изобретения

[0009] Данное раскрытие сущности представлено для отображения выбора замыслов в упрощенной форме, которые описаны далее в подробном описании. Данное раскрытие сущности не предназначено для указания ключевых особенностей существенных признаков заявленного объекта изобретения, как и не предназначено для ограничения объема заявленного объекта изобретения. Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничивается вариантами реализации, которые устраняют некоторые или все недостатки, упомянутые в любой части настоящего раскрытия.

[0010] В соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, в его наиболее упрощенной форме раскрыт блок двигателя, включающий в себя один или множество цилиндров, при этом система цилиндра содержит механический цилиндр, включающий в себя внутреннюю камеру, в которую вводится текучая среда, и поршень коленчатого вала, выполненный с возможностью реализации возвратно-поступательного движения во внутренней камере; и занимающую конструкцию цилиндра, включающую в себя плавающий поршень, причем занимающая конструкция переменным образом продвигается во внутреннюю камеру цилиндра и втягивается из нее в соответствии с возвратно-поступательным движением поршня коленчатого вала, и причем занимающая конструкция содержит или окружает камеру сгорания в области объема между поршнем коленчатого вала и верхней частью цилиндра, причем занимающая конструкция имеет кромку, обращенную в направлении головки двигателя, причем в такой кромке занимающая конструкция создает первичную и вторичную камеры сгорания, и причем занимающая конструкция и поршень коленчатого вала находятся в штекерно-гнездовом зацеплении.

[0011] В другом аспекте настоящего изобретения раскрыт блок двигателя, включающий в себя один или множество цилиндров, при этом система цилиндра содержит механический цилиндр, включающий в себя внутреннюю камеру, в которую вводится текучая среда, и поршень коленчатого вала, выполненный с возможностью реализации возвратно-поступательного движения во внутренней камере; и занимающую конструкцию цилиндра, включающую в себя плавающий поршень, причем занимающая конструкция переменным образом продвигается во внутреннюю камеру цилиндра и втягивается из нее в соответствии с возвратно-поступательным движением поршня коленчатого вала, и причем занимающая конструкция содержит или окружает камеру сгорания в области объема между поршнем коленчатого вала и верхней частью цилиндра. Система цилиндра включает в себя первый и второй впуск для текучей среды для каждого цилиндра, причем впуск для текучей среды содержит патрубок для текучей среды и клапан.

[0012] В другом аспекте система цилиндра в блоке двигателя может содержать набор традиционных цилиндров помимо набора цилиндров, оснащенных плавающими поршнями, или она может содержать цилиндры одного типа, оснащенные плавающими поршнями.

[0013] В другом аспекте плавающий поршень поступательным образом смещает часть внутренней камеры в цилиндре, так что фактический смещенный объем становится меньше суммы рабочего объема и объема камеры сгорания.

[0014] В другом аспекте плавающий поршень уменьшает забор текучей среды путем уменьшения смещенного объема.

[0015] В другом аспекте плавающий поршень ускоряется после поршня коленчатого вала в том же направлении под действием усилий сгорания.

[0016] В другом аспекте двигатель содержит механизм регулирования усилия в цилиндре, выполненный с возможностью управления занимающей конструкцией в цилиндре посредством электромагнитного активатора, насосного механизма с турбонагнетателем или насосного механизма с наддувом.

[0017] В другом аспекте плавающий поршень может представлять собой фиксированную конструкцию, имеющую определенное целевое применение, или он может функционировать в качестве второго плавающего поршня, который, посредством механического соединения, управления магнитами или гидравлической связи, может прибавлять дополнительное усилие для выборочного, динамического и управляемого повышения и/или понижения внутреннего давления в цилиндре в ходе тактов расширения или сжатия, соответственно, в зависимости от требований конкретного применения системы.

[0018] В другом аспекте механизм регулирования усилия реагирует на положение дроссельной заслонки.

[0019] В другом аспекте активация электромагнитного активатора на каждом механическом цикле по существу инициируется механическими или магнитными датчиками, которые отслеживают положение педали дроссельной заслонки и реагируют на него.

[0020] В другом аспекте запуск потока текучей среды для наддува или турбонагнетания через второй впуск для текучей среды в цилиндр инициируется механическими или магнитными датчиками, которые отслеживают приводную нагрузку двигателя, а также положительное и отрицательное приводное усилие поршней коленчатого вала.

[0021] В другом аспекте датчики в механизмах управления реагируют на положение коленчатого вала или шатуна коленчатого вала и на положение плавающего поршня.

[0022] В другом аспекте датчики в механизме управления реагируют на величину нагрузки двигателя или сопротивление усилию коленчатого вала.

[0023] В другом аспекте датчики механизма регулирования реагируют на скорость двигателя.

[0024] В другом аспекте датчики механизма регулирования реагируют на температуру двигателя.

[0025] В другом аспекте электромагнитный активатор в механизме регулирования использует три электромагнитных полюса для чередования, а не два. Когда два электромагнитных полюса чередуют свою полярность, электроны проходят от одной стороны к другой на каждом цикле чередования. Использование трех полюсов может обеспечить чередующиеся силы притягивания и отталкивания без необходимости в чередовании положений электронов, причем такая компоновка может не только обеспечить более высокую частоту цикличного движения, но также более высокую выходную мощность.

[0026] В другом аспекте магнитное поле взаимодействует с постоянным магнитом в плавающем поршне для переменного удаления плавающего поршня из внутренней камеры цилиндра во время такта расширения.

[0027] В другом аспекте механизм регулирования усилия представляет собой механизм турбонагнетания иди нагнетания с наддувом, в котором нагнетенная текучая среда направляется для заполнения пространства между плавающим поршнем и головкой цилиндра во время рабочего такта для повышения давления текучей среды между плавающим поршнем и головкой цилиндра, и, в результате, повышения ускорения плавающего поршня, а также непрямого повышения давления сгорания и усилия, действующего на поршень коленчатого вала.

[0028] В другом аспекте путь нагнетенной текучей среды может включать в себя второй впуск для текучей среды помимо первого впуска, причем первый впуск используется для непрерывного ввода текучей среды для двигателя на каждом такте, а второй впуск используется для переменного ввода текучей среды для двигателя под управлением механизма регулирования усилия и в ответ на требования в отношении нагрузки и скорости.

[0029] В другом аспекте цилиндр представляет собой гидравлический цилиндр, а текучая среда представляет собой гидравлическую текучую среду, изначально впрыснутую в пространство, окруженное поршнем коленчатого вала и плавающим поршнем (занимающая конструкция).

[0030] В другом аспекте цилиндр представляет собой цилиндр сгорания, а текучая среда представляет собой горючую текучую среду.

[0031] В другом аспекте плавающий поршень выполняет движение по существу с такой же скоростью, что и поршень коленчатого вала, и в том же или в противоположном направлении относительно положения поршня коленчатого вала во время такта расширения, и в том же направлении, что и движение поршня коленчатого вала во время такта сжатия.

[0032] В другом аспекте плавающий поршень продвигается во внутреннюю камеру цилиндра во время такта расширения цилиндра, и при этом плавающий поршень полностью втягивается из внутренней камеры цилиндра во время такта сжатия цилиндра; и причем плавающий поршень дополнительно продвигается и втягивается из определенного положения во время такта расширения.

[0033] В другом аспекте камера сгорания частично включена или окружена корпусом плавающего поршня, причем эффективный диаметр камеры сгорания меньше диаметра цилиндра.

[0034] В другом аспекте поверхность сцепления рабочего поршня коленчатого вала и плавающего поршня частично или полностью имеет форму конуса.

[0035] В другом аспекте плавающий поршень является вторым поршнем, который может менять направление своего ускорения во время такта расширения.

[0036] В другом аспекте плавающий поршень, имеющий кромку, маркирующую две отдельных полости, с промежуточным элементом для штекерно-гнездового зацепления с поршнем коленчатого вала, используется в четырехтактном цилиндре, причем четыре такта выполняются за два цикла возвратно-поступательного движения, и причем сжатие текучей среды выполняется посредством традиционных четырехтактных движений, причем для сжатия и сгорания предусмотрена одна и та же камера в пределах цилиндра.

[0037] В качестве другого примера раскрыт способ выполнения двух тактов двигателя за одно сгорание в цилиндре за счет инициирования сжатия в камере сжатия, включающих рабочий такт расширения и такт втягивания, для обеспечения четырехтактных функций четырехтактного двигателя, включающий забор воздуха, сжатие воздуха, рабочий такт и такты выпуска.

[0038] В качестве другого примера раскрыт способ повышения ускорения двигателя путем повышения внутреннего давления цилиндра путем доставки сжатой текучей среды в камеру за плавающим поршнем во время рабочего такта.

[0039] В качестве другого примера раскрыт способ замедления двигателя путем перемещения плавающего поршня в противоположно направлении относительно коленчатого вала, обуславливая понижение внутреннего давления цилиндра и понижение мощности коленчатого вала, без необходимости в раннем выбросе несгоревшего выхлопа.

[0040] В другом аспекте занимающая конструкция цилиндра дополнительно продвигается и втягивается посредством электромагнитного активатора, гидравлического пресса с наддувом или турбонагнетателя.

[0041] В другом примере раскрыт способ для гибридного электромагнитного бензинового привода цилиндра или гибридного гидравлического бензинового привода цилиндра, в котором второй поршень передает вторичные усилия давления на связанный поршень коленчатого вала.

[0042] В другом примере раскрыт способ повышения выходной энергии второго поршня, связанного с электромагнитом, путем присвоения такому электромагниту одной задачи отталкивания или притягивания, и в котором такой электромагнит использует три магнитных полюса вместо двух.

[0043] В другом аспекте цилиндр представляет собой цилиндр сгорания, способ дополнительно включает впрыск горючего топлива в специальную камеру сгорания.

[0044] В другом аспекте цилиндр представляет собой гидравлический цилиндр, способ дополнительно включает сжатие текучей среды во время такта сжатия.

[0045] Еще в одном примере раскрыта система цилиндра, содержащая: механический цилиндр, включающий в себя внутреннюю камеру, в которую вводится текучая среда, и поршень коленчатого вала, выполненный с возможностью реализации возвратно-поступательного движения во внутренней камере, занимающую конструкцию цилиндра, включающую в себя плавающий поршень в качестве второго поршня, причем плавающий поршень переменным образом продвигается в качестве второго поршня в первом направлении во время такта расширения цилиндра и втягивается во втором направлении, которое по существу противоположно первому направлению, во время такта сжатия, причем вводимый шток частично окружает камеру сгорания, причем занимающая конструкция цилиндра изначально перемещается за счет усилий сгорания на определенное расстояние, после чего она далее продвигается или втягивается посредством электромагнитного или гидравлического активатора.

[0046] В качестве еще одного примера раскрыта система механического цилиндра, содержащая: цилиндр, включающий в себя внутреннюю камеру, занимающую конструкцию и поршень коленчатого вала, причем внутренняя камера цилиндра модифицирована занимающей конструкцией таким образом, что давление сгорания, применяемое к поршню коленчатого вала, применяется к меньшей площади поверхности поршня коленчатого вала во время ранней части такта расширения и к большей площади поверхности поршня коленчатого вала во время поздней части такта расширения.

[0047] Еще в одном примере раскрыта система цилиндра, содержащая: механический цилинд, включающий в себя внутреннюю камеру, в которую вводится текучая среда, и поршень коленчатого вала, выполненный с возможностью реализации возвратно-поступательного движения во внутренней камере, занимающую конструкцию цилиндра, включающую в себя конструкцию цилиндрической формы с полостью в качестве плавающего поршня, причем плавающий поршень переменным образом продвигается в качестве второго поршня в первом направлении во время такта расширения цилиндра и втягивается во втором направлении, которое по существу противоположно первому направлению, во время такта сжатия, причем плавающий поршень частично окружает камеру сгорания между поршнем коленчатого вала и головкой цилиндра, причем занимающая конструкция цилиндра изначально перемещается за счет усилий сгорания на определенное расстояние, после чего она далее продвигается или втягивается посредством электромагнитного или гидравлического активатора.

[0048] В другом аспекте система выполнена таким образом, что сгорание происходит внутри полости в занимающей конструкции для применения давления сгорания и к занимающей конструкции, и к поршню коленчатого вала.

[0049] В другом аспекте занимающая конструкция представляет собой подвижную относительно цилиндра конструкцию, и причем движением занимающей конструкции управляет одно или более усилий, применяемых механизмом применения усилия.

[0050] В другом аспекте механизм применения усилия реагирует на положение дроссельной заслонки благодаря датчикам положения дроссельной заслонки таким образом, что одно или более усилий, применяемых к занимающей конструкции, зависят от положения дроссельной заслонки.

[0051] В другом аспекте механизм применения усилия выполнен с возможностью применения усилия втягивания к занимающей конструкции во время такта расширения.

[0052] В другом аспекте механизм применения усилия выполнен с возможностью применения усилия продвижения к занимающей конструкции во время такта расширения.

[0053] В другом аспекте система выполнена с возможностью частичного выполнения функции такта сжатия во время такта расширения путем подкачки свежего воздуха за занимающую конструкцию посредством механизма применения усилия или такта всасывания текучей среды за счет естественного наполнения двигателя через первый впуск для текучей среды.

[0054] В другом аспекте система выполнена с возможностью реализации декомпрессии текучей среды заранее во время такта расширения и в пределах расширенной камеры за занимающей конструкцией, при этом такая декомпрессия применяется к текучей среде, которая была сжата во время предыдущего цикла возвратно-поступательного движения и осталась за пределами камеры сгорания.

[0055] В другом аспекте система выполнена с возможностью реализации декомпрессии текучей среды для обеспечения эффектов охлаждения за счет обеспечения возможности перемещения сжатой текучей среды в камере сжатия на более поздней части рабочего такта из камеры сжатия, расположенной между занимающей конструкцией и головкой цилиндра, в полость в занимающей конструкции.

[0056] В другом аспекте система выполнена с возможностью обеспечения попадания сжатого, свежего воздуха или текучей среды в полость в занимающей конструкции для ее очистки от отработанной текучей среды во время более поздней часта такта расширения.

[0057] В другом аспекте система выполнена с возможностью обеспечения попадания турбонагнетаемого сжатого воздуха или сжатого нагнетенного с наддувом воздуха во внутреннюю камеру цилиндра через второй впуск для текучей среды во время такта расширения.

[0058] В другом аспекте система выполнена с возможностью обеспечения расцепления занимающей конструкции и поршня коленчатого вала во время рабочего такта за счет исполнения площадей поверхности занимающей конструкции таким образом, чтобы усилия сгорания обеспечивали такое расцепление во время рабочего такта в пределах диапазона допустимого минимума и допустимого максимума изначальных коэффициентов сжатия.

[0059] В другом аспекте система выполнена с возможностью обеспечения выхода отработанной текучей среды из внутренней камеры цилиндра во время ранней части такта втягивания и перед расцеплением занимающей конструкции и поршня коленчатого вала.

[0060] В другом аспекте система выполнена с возможностью реализации сжатия текучей среды позже во время такта втягивания между временем зацепления коленчатого вала с занимающей конструкцией и временем полного втягивания, причем в это время между полостью в занимающей конструкции и камерой сжатия открыт впускной клапан.

[0061] В другом аспекте система выполнена с возможностью реализации функций забора, сжатия, расширения и выброса за два такта за одно сгорание.

[0062] В другом аспекте механизм применения усилия включает в себя электромагнитный активатор.

[0063] В другом аспекте механизм применения усилия включает в себя гидравлическую систему.

[0064] В другом аспекте механизм применения усилия включает в себя систему принудительной индукции.

[0065] В другом аспекте система выполнена с возможностью доставки текучей среды к заборной стороне занимающей конструкции для повышения давления цилиндра и ускорения двигателя.

[0066] В другом аспекте система выполнена с возможностью обеспечения замедления двигателя путем применения усилия втягивания к занимающей конструкции магнитным способом или посредством сброса текучей среды через второй впуск для текучей среды.

[0067] В другом аспекте система выполнена с возможностью обеспечения ускорения двигателя путем применения усилия продвижения к занимающей конструкции.

[0068] В другом аспекте система выполнена с возможностью захвата горючих текучих сред при изначальном движении занимающей конструкции и поглощения части усилий вибрации двигателя усилиями, направленными в сторону поршня коленчатого вала.

[0069] В другом аспекте занимающая конструкция меняет направление во время такта расширения.

[0070] В качестве еще одного примера раскрыта система механического цилиндра, содержащая набор цилиндров: каждый цилиндр включает в себя внутреннюю камеру; занимающую конструкцию; и поршень коленчатого вала; причем внутренняя камера цилиндра модифицирована занимающей конструкцией, имеющей камеру сжатия и специальную камеру сгорания; причем занимающая конструкция обеспечивает поверхность взаимодействия с камерой сжатия, и причем занимающая конструкция в своей полости и в направлении от боковой стенки цилиндра содержит первичную камеру сгорания во время ранней стадии рабочего такта, и причем занимающая конструкция имеет кромку, которая разделяет первичную и вторичную камеры сгорания, причем давление сгорания, применяемое к поршню коленчатого вала, применяется к меньшей площади поверхности поршня коленчатого вала во время ранней части такта расширения и к большей площади поверхности поршня коленчатого вала во время поздней части такта расширения, и причем давление сгорания, применяемое к занимающей конструкции, применяет равнодействующее усилие к занимающей конструкции в направлении поршня коленчатого вала во время ранней части такта расширения и в противоположном направлении, которое можно назвать направлением стороны распределительного вала, во время поздней части такта расширения, причем поверхности занимающей конструкции и поршня коленчатого вала выполнены таким образом, что во время такта расширения происходит расцепление между занимающей конструкцией и поршнем коленчатого вала; и причем движение занимающей конструкции во время ранней части такта расширения создает усилие всасывания сжимаемой текучей среды в камеру сжатия.

[0071] В другом аспекте система выполнена таким образом, что сгорание происходит внутри полости в занимающей конструкции, диаметр которой меньше внутреннего диаметра цилиндра.

[0072] В другом аспекте интервал времени ускорения уменьшается таким образом, что выход мощности такта может быть выполнен с использованием меньшей потребности в топливе.

[0073] В другом аспекте полость в занимающей конструкции имеет кромку, обращенную в направлении распределительного вала и головки цилиндра.

[0074] В другом аспекте кромка занимающей конструкции обуславливает турбулентное движение горючей текучей среды для более полного сгорания.

[0075] В другом аспекте кромка, находящаяся под давлением в полости в занимающей конструкции, обуславливает поступательное продвижение занимающей конструкции в цилиндре, взаимодействуя с горючей текучей средой за пространство и обуславливая меньшую потребность в забираемой текучей среде.

[0076] В другом аспекте зацепление занимающей конструкции и поршня коленчатого вала представляет собой зацепление конусообразной формы.

[0077] В другом аспекте продвижение занимающей конструкции под действием усилий сгорания создает усилия всасывания сжимаемой текучей среды.

[0078] В другом аспекте поверхности занимающей конструкции и поршня коленчатого вала уравновешивают усилия сгорания таким образом, что расцепление происходит без механических помех во время рабочего такта.

[0079] В другом аспекте занимающая конструкция реагирует на механизм применения усилия.

[0080] В другом аспекте механизм применения усилия реагирует на положение дроссельной заслонки благодаря датчикам положения дроссельной заслонки таким образом, что одно или более усилий, применяемых к занимающей конструкции, зависят от положения дроссельной заслонки.

[0081] В другом аспекте механизм применения усилия выполнен с возможностью применения усилия втягивания к занимающей конструкции во время такта расширения.

[0082] В другом аспекте механизм применения усилия выполнен с возможностью применения усилия продвижения к занимающей конструкции во время такта расширения.

[0083] В другом аспекте любые турбонагнетающие усилия, используемые для усиления сжатия текучей среды во время ранней части рабочего такта, являются частью механизма применения усилия.

[0084] В другом аспекте механизм применения усилия включает в себя электромагнитный активатор.

[0085] В другом аспекте механизм применения усилия включает в себя систему магнитной индукции.

[0086] В другом аспекте механизм применения усилия включает в себя гидравлическую систему.

[0087] В другом аспекте система выполнена с возможностью обеспечения замедления двигателя путем применения усилия втягивания к занимающей конструкции.

[0088] В другом аспекте система выполнена с возможностью обеспечения ускорения двигателя путем применения усилия продвижения к занимающей конструкции.

[0089] В другом аспекте охлаждение цилиндра обеспечивается посредством охлаждающего кожуха.

[0090] В другом аспекте охлаждение цилиндров обеспечивается путем декомпрессии текучей среды внутри цилиндра во время поздней части рабочего такта.

[0091] В другом аспекте продвижение занимающей конструкции обеспечивает декомпрессию части сжатой текучей среды, оставшейся вне камеры сгорания, обеспечивая эффект охлаждения головки цилиндра во время ранней части рабочего такта.

[0092] В другом аспекте продвижение занимающей конструкции путем захвата горючей текучей среды минимизирует вибрацию, вызываемую изначальными усилиями сгорания.

[0093] В другом аспекте четыре независимых такта выполняются в двух отдельных камерах сжатия и сгорания.

[0094] В другом аспекте четыре такта выполняются вместе с каждым циклом возвратно- поступательного движения поршня коленчатого вала.

[0095] В другом аспекте трение между поршнем коленчатого вала и цилиндром уменьшается в зависимости от времени, причем в каждом цикле возвратно-поступательного движения в четырехтактном цилиндре относительного движения выполняется рабочий такт.

[0096] В другом аспекте занимающая конструкция представляет собой подвижную относительно цилиндра часть.

[0097] Кроме того, раскрыт способ введения занимающей конструкции в систему цилиндра,

[0098] при этом система включает в себя цилиндр, включающий в себя внутреннюю камеру, и поршень коленчатого вала,

[0099] способ включает модификацию внутренней камеры цилиндра с помощью занимающей конструкции таким образом, что давление, применяемое к поршню коленчатого вала, применяется к меньшей площади поверхности поршня коленчатого вала во время ранней части такта расширения и к большей площади, поверхности поршня коленчатого вала во время поздней части такта расширения;

[00100] и выполнение действия повышения давления в полости в занимающей конструкции для применения давления к занимающей конструкции и поршню коленчатого вала таким образом, чтобы занимающая конструкция ускорялась в направлении коленчатого вала во время ранней стадии рабочего такта и в противоположном направлении во время поздней стадии рабочего такта ввиду изменения направления равнодействующей силы, применяемой к поверхностям занимающей конструкции;

[00101] причем занимающая конструкция включает в себя цилиндрический корпус для расположения во внутренней камере, при этом цилиндрический корпус определяет первую полость первичной камеры и вторую полость вторичной камеры;

[00102] причем занимающая конструкция взаимодействует с текучей средой за заполнение камеры после смещенного объема, созданной за счет движения поршня коленчатого вала во время такта расширения; и

[00103] причем занимающая конструкция вводится таким образом, чтобы объем, заполненный горючей текучей средой, был меньше чем сумма объема камеры сгорания и рабочего объема поршня коленчатого вала за счет того, что занимающая конструкция взаимодействует с горючей текучей средой за пространство внутри цилиндра.

[00104] В другом аспекте цилиндр представляет собой гидравлический цилиндр, и причем текучая среда представляет собой гидравлическую текучую среду.

[00105] В другом аспекте цилиндр представляет собой цилиндр сгорания, и причем текучая среда представляет собой горючую текучую среду.

[00106] Эти и другие объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более ясны после ознакомления с прилагаемыми чертежами и подробным описанием предпочтительных вариантов реализации, которое представлено далее.

Краткое описание чертежей

[00107] Предпочтительные варианты реализации заявленного изобретения далее будут описаны в сочетании с прилагаемыми чертежами, представленными в качестве иллюстрации, а не ограничения объема заявленного изобретения, на которых подобными позициями обозначены подобные элементы и где:

[00108] На фиг. 1 схематически показан пример системы двигателя, включающей в себя систему цилиндра в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00109] На фиг. 2 и 3 показан другой пример раскрытого способа с занимающей конструкцией цилиндра, в котором за занимающей конструкцией цилиндра показана отдельная камера, в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00110] На фиг. 4 показан первый пример занимающей конструкции цилиндра в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00111] На фиг. 5 показан вид в поперечном сечении в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00112] На фиг. 6 схематически показано, каким образом поршень коленчатого валадвигается во время такта расширения, в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00113] На фиг. 7 показано обозначение шатуна коленчатого вала и диаметра вращения коленчатого вала в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00114] На фиг. 8 схематически показана компоновка магнитов для притягивания или отталкивания занимающей конструкции цилиндра в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00115] На фиг. 9 показан пример занимающей конструкции с ее различными кромками и поверхностями в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00116] На фиг. 10 схематически показан способ занятия цилиндра с использованием любой из раскрытых занимающих конструкций цилиндра в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00117] На фиг. 11 показана выходная работа различных раскрытых систем, в которых большее количество доступной рабочей энергии предполагает более высокий крутящий момент/мощность в лошадиных силах на выходе или более низкие потребности в топливе.

[00118] На фиг. 12 показана таблица величин для различных выбрасываемых продуктов при сравнении традиционного конструктивного исполнения с конструктивным исполнениемс относительным движением.

[00119] На фиг. 13 показаны результаты испытаний в отношении химических веществ и выхлопа в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[00120] На фиг. 14-17 представлены различные графики, на которых показаны преимущества и возможности в отношении выходной работы раскрытых систем с занимающей конструкцией цилиндра.

Подробное описание

[00121] Представленное далее описание приведено лишь в качестве примера и не предназначено для ограничения описанных вариантов реализации или вариантов применения описанных вариантов реализации. Используемый в настоящем документе термин «пример» или «иллюстративный» означает «выступающий в роли примера, частного случая или иллюстрации». Любой вариант реализации, описанный в настоящем документе, как «пример» или «иллюстративный», не обязательно следует трактовать, как предпочтительный или преимущественный по сравнению с другими вариантами реализации. Все варианты реализации, описанные ниже, являются примерами вариантов реализации, которые представлены специалистам в данной области техники для осуществления или применения вариантов реализации изобретения, и не предназначены для ограничения объема изобретения, определенного формулой изобретения. Кроме того, не предусматривается какое-либо ограничение любой раскрытой или предполагаемой теорией, представленной в описанных выше области техники, уровне техники, кратком описании или представленном далее подробном описании. Следует также понимать, что конкретные устройства и процессы, изображенные на прилагаемых чертежах и описанные в представленном далее описании, являются лишь примерами вариантов реализации замыслов изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения. Таким образом, конкретные размеры и другие физические характеристики, относящиеся к вариантам реализации, раскрытым в настоящем документе, не следует трактовать в качестве ограничения, если в формуле изобретения явным образом не указано обратное.

[00122] Раскрыта занимающая конструкция цилиндра. В примере представлена система цилиндра, содержащая механический цилиндр, включающий в себя внутреннюю камеру, в которую вводят текучую среду, и поршень коленчатого вала, выполненный с возможностью реализации возвратно-поступательного движения во внутренней камере, а также занимающую конструкцию цилиндра, включающую в себя плавающий поршень, причем плавающий поршень переменным образом продвигается во внутреннюю камеру цилиндра и втягивается из нее в соответствии с возвратно-поступательным движением поршня коленчатого вала. Как показано на фигурах, камера сгорания находится в пределах стенок занимающей конструкции между поршнем коленчатого вала и головкой цилиндра.

[00123] На иллюстрации по ФИГ. 1 представлен пример системы двигателя, в которой используется цилиндровый двигатель 102 для выработки полезной работы. В качестве неограничивающих примеров, двигатель 102 может использоваться для движения транспортного средства, в том числе, но без ограничения, мореходных транспортных средств, колесных транспортных средств и воздушного судна, активации различных устройств, таких как гидравлические подъемники, стрел вилочных погрузчиков и стрел экскаваторов, а также других компонентов роющих устройств и промышленного оборудования, и/или для любой другой подходящей цели. На иллюстрации по ФИГ. 1 схематически показано включение одного или более цилиндров 104 в двигатель 102, с помощью которых может быть получена полезная работа для выполнения таких функций. Цилиндры могут включать в себя набор модифицированных цилиндров, содержащих занимающую конструкцию, и набор традиционных цилиндров.

[00124] В некоторых примерах двигатель 102 может представлять собой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), выполненный с возможностью выработки полезной работы за счет сгорания топлива в цилиндре(ах) 104. Цилиндр(ы) 104 могут быть расположены в любой подходящей конфигурации (например, 1-4, V6, V8, V12) по линейной или круговой схеме. Несмотря на то, что это не показано на иллюстрации по ФИГ. 1, в некоторых примерах двигателю 102 может помогать электрическая система, содержащая источник энергии (например, батарею) и мотор, функционально соединенный с одним или более колесами транспортного средства, в котором может быть реализован двигатель. Такая конфигурация может называться «гибридной» конфигурацией и в ней могут использоваться такие технологии, как рекуперативное торможение для заряда источника энергии.

[00125] Цилиндр(ы) 104 могут включать в себя поршни (например, первый и второй поршни в одном цилиндре), которые выполняют возвратно-поступательное движение, вызываемое сгоранием топлива в нем(них). В некоторых примерах возвратно-поступательное движение поршня коленчатого вала может быть преобразовано во вращательное движение коленчатого вала, который может быть соединен с одним или более колес транспортного средства через трансмиссию, для того, чтобы таким образом обеспечивать движение транспортного средства. В других примерах возвратно- поступательное движение поршня коленчатого вала может быть преобразовано в другие составляющие и/или другие формы движения, в том числе, но без ограничения, сочленение стрелы промышленного транспортного средства (например, вилочного погрузчика, экскаватора) и линейная активация. Для этой цели, на иллюстрации по ФИГ. 1 показан вывод 108, обеспечиваемый двигателем 102, который может включать в себя вращательное движение, сочленение или активацию, описанные выше, или любой другой подходящий вывод.

[00126] С двигателем 102 может быть пневматическим образом соединен заборный канал для обеспечения забора воздуха в двигатель, обеспечения смешивания воздуха с топливом для формирования, таким образом, воздуха наддува для сгорания внутри цилиндра. Забранный воздух может быть введен через первый и второй впуски в каждом цилиндре. Забранный воздух или текучая среда может быть сжат/сжата в заборной камере за занимающей конструкцией и продвинут/продвинута в камеру сгорания в пределах занимающей конструкции, когда занимающая конструкция втягивается в направлении заборного канала. Для этой цели, на иллюстрации по ФИГ. 1 показан прием ввода 106 двигателем 102, который может содержать топливовоздушную смесь, гидравлическую текучую среду, свежий воздух, находящийся под атмосферным давлением, сжатый воздух. Ввод 106 может включать в себя любую подходящую комбинацию видов топлива, в том числе, но без ограничения, бензина, дизельного топлива, закиси азота, этанола и природного газа. Заборная заслонка может быть расположена в заборном канале и выполнена с возможностью переменного управления воздухом, засасываемым в двигатель 102, например, в зависимости от массового потока воздуха, объема, давления. Заборный канал может включать в себя различные компоненты, в том числе, но без ограничения, охладитель воздуха наддува, компрессор (например, турбонагнетатель или компрессор с наддувом), заборный патрубок и т.д. Соответствующие заборные клапаны могут переменным образом управлять засасыванием воздуха наддува в цилиндр(ы) 104. Для хранения и подачи топлива (или комбинации топлива), подаваемого в двигатель 102, может быть предусмотрена топливная система.

[00127] С двигателем 102 может быть пневматическим образом соединен выхлопной канал для обеспечения пути, по которому происходит выброс продуктов сгорания воздуха наддува из двигателя в окружающую среду. В выхлопном канале могут быть размещены различные устройства последующей обработки для обработки выхлопных газов, в том числе, но без ограничения, улавливатель NOx, фильтр для улавливания твердых частиц, катализатор и т.д. Для вариантов реализации, в которых предусмотрено ускорение двигателя 102 посредством турбонагнетателя, в выхлопном канале может быть размещена турбина для приведения в действие компрессора турбонагнетателя. Соответствующие выхлопные клапаны могут переменным образом управлять сбросом выхлопных газов из цилиндра(ов) 104.

[00128] С различными компонентами в двигателе 102 может быть функционально соединен контроллер 110 для приема ввода с датчика, активации устройств и в целом обеспечения работы двигателя. В результате, контроллер 110 может называться «блоком управления двигателем» (БУД). В качестве примеров, БУД может принимать один или более из следующих вводов: положение дроссельной заслонки, барометрическое давление, работающая шестерня трансмиссии, температура двигателя, а также число оборотов двигателя и изменение числа оборотов двигателя при заданном входном усилии. Как описано более подробно ниже, контроллер 110 может управлять функционированием рабочей конструкции цилиндра, которая переменным образом вводится во внутреннюю камеру цилиндра(ов) 104, согласно рабочему циклу цилиндра(ов).

[00129] Контроллер 110 может быть реализован любым подходящим образом. В качестве примера, контроллер 110 может включать логическое средство и средство хранения, в котором хранятся машиночитаемые инструкции, исполняемые логическим средством для реализации описанных в настоящем документе подходов. Логическое средство может быть реализовано в виде контроллера, процессора, системы на микросхеме (SoC) и т.д. Средство хранения может быть реализовано в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ, такого как электронно-стираемое программируемое ПЗУ) и может содержать оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Контроллер 110 может включать в себя интерфейс ввода/вывода (Вв/Выв) для приема вводов и выдачи выводов (например, управляющих сигналов для активации компонентов).

[00130] Двигатель 102 может принимать другие формы. Например, двигатель 102 может быть выполнен с возможностью осуществления гидравлической работы, причем цилиндр(ы) 104 включают в себя соответствующие поршни коленчатого вала, которые выполняют возвратно-поступательное движение для переменного сжатия гидравлической текучей среды в них. В данном примере ввод 106 может включать в себя гидравлическую текучую среду, которая подается в цилиндр(ы) 104, такую как масло, вода и/или любая(ые) другая(ие) текучая(ие) среда(ы). Вывод 108 может включать в себя вращательное движение, сочленение, активацию или любой другой подходящий тип механического вывода. В качестве альтернативы или дополнения к механическому выводу, вывод 108 можно рассматривать, как такой, который включает в себя гидравлическую текучую среду, которая нагнетается цилиндром(ами) 104, причем давление, применяемое цилиндрами, может передаваться на гидравлическую текучую среду в других компонентах, которые находятся по меньшей мере в частичном сообщении по текучей среде с цилиндрами. Такой гидравлический вывод может быть использован, в свою очередь, для выработки механического вывода, как, например, в гидравлическом подъемнике. Для вариантов реализации, в которых двигатель 102 выполнен с возможностью реализации гидравлической работы, двигатель и/или другие элементы, которые могут образовывать гидравлический контур, могут включать в себя любую подходящую комбинацию гидравлических компонентов, в том числе, но без ограничения, насоса, клапана, аккумулятора, резервуара, фильтра и т.д. В таких вариантах реализации контроллер 110 может быть выполнен с возможностью управления работой гидравлического(их) цилиндра(ов) 104, двигателя 102 и/или других компонентов гидравлического контура на основе любого(ых) подходящего(их) вывода(ов) датчика (например, давления, состояния клапана, скорости потока).

[00131] Для повышения мощности цилиндра и предотвращения недостатков, описанных выше и связанных с существующими подходами в отношении повышения мощности цилиндра, цилиндр(ы) 104 включает(ют) в себя занимающую конструкцию 202 цилиндра (т.е. плавающий поршень), которая переменным образом продвигается во внутреннюю камеру цилиндра(ов) и втягивается из нее, в которую вводится(ятся) рабочая(ие) текучая(ие) среда(ы) (например, гидравлическая текучая среда, горючая текучая среда), используемая(ые) для производства мощности. На фигурах показаны примеры вариантов реализации занимающей конструкции цилиндра для цилиндра сгорания, причем занимающая конструкция выполнена подверженной воздействию усилия втягивания и/или продвижения в направлении камеры сгорания, и/или в направлении поршня коленчатого вала посредством электромагнитного активатора, гидравлического нагнетателя, тубронагнетателя или подобного.

[00132] На фигурах показан цилиндр 104, включающий в себя занимающую конструкцию 202 цилиндра, которая в настоящем документе также называется вводимым штоком или вторым поршнем. Занимающая конструкция 202 цилиндра действует в качестве второго поршня в дополнение к поршню 204 коленчатого вала (например, поршень 204 коленчатого вала является первым поршнем) и занимающая конструкция 202 частично окружает камеру сгорания.

[00133] Поршень 204 коленчатого вала соединен с соединительным шатуном, который может быть соединен с другим устройством, таким как коленчатый вал, для того, чтобы таким образом преобразовывать возвратно-поступательное движение поршня коленчатого вала во вращательное движение коленчатого вала или другую форму движения, которое, в свою очередь, может быть использовано для движения транспортного средства, управления электрическим генератором, активацией насоса, активацией устройства и т.д. Возвратно-поступательное движение поршня 204 коленчатого вала может быть вызвано сгоранием воздуха наддува во внутренней камере 208 цилиндра 104. Сгоранием может частично управлять заборный клапан 210, активируемый распределительным валом заборного клапана, который выполнен с возможностью выборочного введения естественного воздуха или воздуха наддува во внутреннюю камеру 208 для сжатия и зажигания в ней. Для зажигания введенного воздуха наддува можно управлять свечой зажигания или накаливания. Продукты сгорания могут быть выброшены через выхлопной клапан 216, активируемый посредством распределительного вала выхлопного клапана. Для сброса тепла наружу из цилиндра 104 в процессе сгорания воздуха наддува и, таким образом, поддержания желаемых рабочих температур и предотвращения термической деградации, между внутренней стенкой цилиндра, которая определяет внутреннюю камеру 208, и внешней стенкой цилиндра, которая определяет внешнее пространство цилиндра может быть размещен охлаждающий кожух. По охлаждающему кожуху посредством охлаждающей системы может циркулировать подходящий охладитель, который может содержать любое(ые) подходящее(ие) веществр(а), такие как воду, незамерзающую жидкость и т.д. Охлаждающая система может включать в себя радиатор, который, например, испускает нагретый охладитель в окружающую среду. Охлаждающая система может включать сжатие текучей среды в частях двигателя, которые могут быть достигнуты охлаждающими кожухами, и декомпрессию текучей среды в пределах цилиндра и вблизи занимающей конструкции, чего с трудом может достичь охлаждающий кожух.

[00134] Как было описано выше, цилиндр 104 включает в себя занимающую конструкцию 202 цилиндра, которая переменным образом вводится во внутреннюю камеру 208 для повышения мощности и эффективности цилиндра. Конструкция 202 представляет собой плавающий поршень, который переменным образом продвигается во внутреннюю камеру 208 в соответствии с возвратно-поступательным движением поршня 204 коленчатого вала. В некоторых примерах плавающий поршень 202 может поступательно вводиться во внутреннюю камеру 208 по мере движения поршня 204 коленчатого вала вниз (ссылаясь, например, на ФИГ. 2) через внутреннюю камеру. Занимающая конструкция может иметь камеру или отсек для скопления текучей среды за ней вблизи стороны забора, предназначенную для сжатия текучей среды (камера сжатия 704, ФИГ. 2) при этом камера для сжатия текучей среды выполнена с возможностью реализации функций четырех тактов за два движения поршня коленчатого вала. Однако цилиндр 104 может быть выполнен в соответствии с любым подходящим рабочим циклом, на основании чего может осуществляться управление введением вводимого штока 202 во внутреннюю камеру 208. В целом, занимающая конструкция 202 может вводиться во внутреннюю камеру 208 по мере движения поршня 204 коленчатого вала вниз (ссылаясь, например, на ФИГ. 2).

[00135] Цилиндр 104 может выполнять такт сжатия (например, для двух- или четырехтактного рабочего цикла) или такт выхлопа (например, для четырехтактного рабочего цикла). Вводимый шток 202 может переменным образом вводиться во внутреннюю камеру 208 и извлекаться из нее в соответствии с движением поршня 204 коленчатого вала вниз и вверх (ссылаясь на ФИГ. 2). Соответствие между движением плавающего поршня 202 и поршня 204 коленчатого вала, может принимать любую подходящую форму. В некоторых примерах движение плавающего поршня 202 и поршня 204 коленчатого вала может быть по существу синхронизировано таким образом, чтобы плавающий поршень активировался по существу при такой же скорости и направлении, что и у поршня коленчатого вала.

[00136] Занимающая конструкция 202 обеспечивает снижение потребности в заборе у цилиндра 104 и, в результате занятия ею внутренней камеры 208, занимающая конструкция также приводит к тому, чтобы смещенный объем, который используется в процессе сгорания или в гидравлическом процессе, то есть так называемый смещенный «объем сгорания» или смещенный «гидравлический объем», был меньше чем сама внутренняя камера, причем такая внутренняя камера является суммой объема камеры сгорания и рабочего объема поршня коленчатого вала.

[00137] Электромагнит может быть предназначен для отталкивания или притягивания занимающей конструкции в зависимости от конкретного варианта применения. Фиг. 8. Для чего бы не был предназначен электромагнит (отталкивания или притягивания), другая функция (например, отталкивание или притягивание) может оставаться пассивной. Электромагнитное усилие может быть использовано для втягивания занимающей конструкции на ранней стадии такта расширения с целью реагирования на команду замедления двигателя, транспортного средства или дроссельной заслонки для предотвращения раннего выброса выхлопа. В данном варианте реализации занимающая конструкция 202 включает в себя магнит 227 (например, постоянный магнит) для обеспечения взаимодействия с магнитными полями, генерируемыми электрическими токами, проходящими по катушке 224, Фиг. 2, и электромагнитного продвижения и втягивания занимающей конструкции по типу соленоидного действия. Линии магнитной силы, обеспечиваемые катушкой 224, в частности, ее частями во внутренней камере катушки под верхним концом катушки и над нижним концом катушки, могут быть по, существу параллельны направлению продвижения и втягивания плавающего поршня 202. Для облегчения электромагнитной активации плавающего поршня 202, описанного в настоящем документе, электрическая система 226 может включать в себя источник тока, с помощью которого ток выборочно подается на катушку 224. Электрическая система 226 функционально соединена с контроллером 110, который может управлять электрической системой для выборочного позиционирования вводимого штока 202 и/или обеспечения усилий втягивания и/или продвижения занимающей конструкции 202 в соответствии с рабочим циклом цилиндра 104, как описано выше, и/или на основе любых других подходящих вводов (например, синхронизации распределительного вала по времени, синхронизации клапана по времени, переменных забора или сброса воздуха, других условий работы). В некоторых примерах контроллер 110 может представлять собой контроллер 110 по ФИГ. 1, однако также может включать в себя различные устройства и системы для оказания воздействия на занимающую конструкцию 202 усилиями втягивания или продвижения, или для добавления давления к верхней стороне (например, заборной стороне по ФИГ. 2) занимающей конструкции 202. Такие устройства и системы контроллера 110 могут представлять собой гидравлические или турбонагнетатели, электромагнитные активаторы или любую подходящую систему, которая может управлять усилиями, воздействующими на занимающую конструкцию 202, которые в настоящем документе в целом называются «механизмами применения усилия». Одно или более из катушки 224, электрической системы 226, магнита 227 и контроллера 110 могут образовывать то, что в настоящем документе называется «электромагнитным активатором». В некоторых примерах электромагнитным активатором может считаться соленоид, в котором вводимый шток 202 действует в качестве плунжера, передвигаемого электромагнитным активатором. Следует понимать, что, как показано на ФИГ. 2, усилия втягивания и продвижения применяются к корпусу занимающей конструкции (плавающего поршня) 202.

[00138] Цилиндр 104, изображенный на Фиг. 2 и Фиг. 3, может быть выполнен с другими признаками, которые повышают мощность цилиндра, такими как выполнение занимающей конструкции и/или поршня коленчатого вала с наличием поверхности зацепления конусообразной формы, которая может соответствовать форме волны сгорания.

[00139] Внутренняя поверхность поршня коленчатого вала может включать в себя выемки и/или выступы для повышения усилий сдвигового напряжения во время относительного движения поршня коленчатого вала.

[00140] Катушка 224 может быть размещена в корпусе, который взаимодействует с изоляционным барьером, что обеспечивает возможность движения вводимого штока 202 с низким трением и значительное уплотнение между внутренней камерой 208 и корпусом. Катушка 224 приводится в действие электрическим образом посредством электрической системы 226, которая соединена с контроллером 110.

[00141] Занимающая конструкция может быть выполнена из любой одной или более частей или слоев цилиндрической формы. Занимающая конструкция может иметь различные размеры в цилиндрах различных двигателей. Например, формы некоторых занимающих конструкций 202 могут быть выполнены с учетом требований более высокого крутящего момента, но это не является ограничивающим примером. В отличие от поршня коленчатого вала, охлаждение занимающей конструкции может быть затруднительным, однако может быть реализовано решение с использованием сплошного тела из материала с повышенными свойствами переноса тепла или с использованием пустотелого сердечника, заполненного газом, таким как гелий, и взаимодействующего с охлаждающим кожухом в цилиндре. Охлаждение занимающей конструкции может быть достигнуто путем декомпрессии текучей среды на ранней части и поздней части такта расширения. Кроме того, контакт между занимающей конструкцией и внутренней поверхностью цилиндра может осуществляться через опорные кольца до и после охлаждающего кожуха или таким образом, чтобы сжатый воздух мог проходить из отсека сжатия для заполнения небольшого пространства между цилиндром и занимающей конструкцией для минимизации трения.

[00142] Занимающая конструкция 202 цилиндра и варианты реализации цилиндра, описанные, в настоящем документе, представлены в качестве примеров и не предназначены для какого-либо ограничения. «Цилиндр», используемый в настоящем документе, не обязательно может иметь геометрическую форму цилиндра, а скорее относится к механическому устройству, в котором возвратно-поступательное движение поршня коленчатого вала используется для выработки полезной работы и мощности. Могут быть использованы несферические геометрические формы, такие как полусферические или скошенные геометрические формы. Могут быть добавлены, исключены или модифицированы различные компоненты цилиндра, в том числе компоненты головки цилиндра, клапаны и т.д. Кроме того, предполагаются альтернативные конфигурации вводимого элемента. Например, вводимый элемент, раскрытый в настоящем документе, может входить во внутреннюю камеру цилиндра снизу, сбоку или с любого другого направления, в том числе под острым или тупым углом, в нелинейном цилиндре 104. Цилиндр 104 сам по себе может иметь изогнутую форму, будучи частью круглой формы двигателя, при этом поршень и плавающий поршень описывают траекторию по окружности или по кривой в ходе рабочего такта. Кроме того, возможны варианты реализации, в которых электромагнитная активация используется для управления плавающим поршнем.

[00143] В некоторых вариантах реализации может быть использовано гибридное решение, в котором текучая среда накачивается механическим, а также магнитным образом, с использованием активатора с магнитной силой, и продвигается к поршню коленчатого вала. Например, текучая среда может сжиматься к плунжеру поршня коленчатого вала без использования гидравлического насоса в ходе активного сжатия, или, например, с наличием второго смежного цилиндра, не оснащенного занимающей конструкцией, предназначенного для сжатия воздуха, и действующего в качестве гидравлического цилиндра для использования его сжатого воздуха в камере сжатия первого цилиндра для повышения своего коэффициента эффективного сжатия или для воздействия назанимающую конструкцию усилием продвижения в ходе рабочего такта. В первом цилиндре, оснащенном занимающей конструкцией 202 также может использоваться гидравлическая текучая среда между занимающей конструкцией и поршнем коленчатого вала для функционирования в качестве гидравлического механизма.

[00144] Варианты реализации занимающей конструкции цилиндра, описанные в настоящем документе, могут обеспечивать различные технические результаты и преимущества. Например, занимающая конструкция 202 цилиндра может снижать требуемый забор текучей среды, описанный, как смещенный объем за каждый такт. В других примерах занимающая конструкция цилиндра может обеспечить возможность использования подобного объема текучей среды для большего расстояния такта. Кроме того, занимающая конструкция цилиндра может обеспечить возможность применения большего усилия на квадратный дюйм к внутренней поверхности поршня коленчатого вала. В некоторых примерах, таких как те, в которых используется электромагнитная активация, занимающая конструкция цилиндра может поддерживать величину давления сгорания путем продвижения занимающей конструкции при инициируемом магнитном поле. В некоторых примерах занимающая конструкция цилиндра может облегчать движение поршня пластинчатого коленчатого вала при спадающем пониженном давлении. В вариантах реализации с гидравлической составляющей плавающий поршень может уменьшать количество текучей среды, требуемой заборным насосом гидравлической текучей среды. Эти и другие технические результаты могут повысить экономичность транспортного средства, в котором реализована занимающая конструкция цилиндра.

[00145] Описанные в настоящем документе этапы, задачи и способы могут повторяться в ходе работы цилиндра с любой подходящей частотой, интервалом, рабочим циклом и т.д., которая может предполагать непрерывную работу или может прерываться (например, в ответ на ввод с контроллера, ввод от оператора).

[00146] Камера 208 сгорания может быть окружена частями плавающего поршня 202 и поршня, 204 коленчатого вала, которые могут регулировать ее положения перед сгоранием, делая сам отсек сгорания относительно подвижным или меняющим форму и размер в цилиндре относительно самого цилиндра.

[00147] Предназначение электромагнита (Фиг. 2 - 226) действовать только для выполнения задачи отталкивания или только для выполнения задачи притягивания, а также использование трехполюсного электромагнитного активатора, дает то, что магнитный активатор впоследствии будет сохранять ориентацию своих полюсов неизменными, а скопление его электронов будет все время оставаться на одной стороне. При использовании такой компоновки ожидается, что напряженность магнитного поля, добавляемая к соленоидной составляющей, может быть усилена в сотни раз в части величины усилия для экономии электрической энергии, потребляемой для перемещения электронов вперед и назад между положительным и отрицательным полюсом.

[00148] Решение для понижения внутреннего давления цилиндра будет двигать второй поршень 202 в противоположном направлении (например, от) поршня коленчатого вала вместо выброса несгоревшего выхлопа за счет использования вторичной силы от электромагнита 226 или другого источника силы.

[00149] Расположение второго поршня 202 между заборными каналами 210 на стороне камеры, предназначенной для сжатия, и между камерой 804 сгорания вместе с поддержанием повышенного давления текучей среды на заборной стороне способствует поддержанию заборных каналов более чистыми и более надежными в течение длительного времени.

[00150] Когда занимающая конструкция 202 окружает камеру сгорания, а кромка 202-2 обращена к головке цилиндра и стороне впуска для текучей среды, она продвигается, будучи частью исходного ускорения, в качестве второго поршня, а также она может менять направление при воздействии на нее давления со стороны коленчатого вала после расцепления двух поршней, делая так, что плавающий поршень без помех меняет направление ускорения и останавливается в ходе такта расширения и медленно начинает менять направление на обратное.

[00151] Следует понимать, что выражение «движение в направлении поршня коленчатого вала» может относиться к направлению к местоположению поршня коленчатого вала, а не к направлению движения поршня коленчатого вала.

[00152] Камера сжатия 704 для скопления текучей среды за занимающей конструкцией 202 обеспечивает возможность выполнения четырех тактов за два движения коленчатого вала, что означает уменьшение сил трения путем урезания об/мин (количества оборотов в минуту) двигателя в два раза. Система обеспечивает конфигурации с экономией энергии также за счет управления ускорением и замедлением двигателя при уменьшенных выбросах загрязняющих веществ.

[00153] Для выполнения четырех тактов за два движения поршня коленчатого вала, изначально свежий воздух или предварительно смешанная текучая среда вводится за занимающую конструкцию 202 в ходе такта расширения в камеру сжатия 704 распределенного впрыска для добавления движущей силы к такту расширения, а также (в качестве части стадии сжатия) для частичного сжатия воздуха. Когда начинается такт сжатия, эта частично сжатая текучая среда переместится в камеру 804 сгорания в качестве способа непрямого впрыска с дальнейшим сжатием (например, полным сжатием) через коммуникационный канал 706, установленный за элемент, занимающий камеру. В другом способе (прямого впрыска) специальный канал может проходить непосредственно вместе со свечой зажигания в камеру 804 сгорания. Выхлопное отверстие 216 может иметь различные положения и конфигурации. Следует понимать, что под определение «предварительно смешанной» текучей среды может подпадать текучая среда распределенного впрыска или текучая среда непрямого впрыска, а «камера предварительного смешивания» может представлять собой камеру канала.

[00154] Когда такт сжатия начинается и поршни начинают втягиваться, частично сжатый воздух в камере сжатия 704 переместится в камеру сгорания для дальнейшего сжатия, изначально он создает эффекты охлаждения с декомпрессией для занимающей конструкции, а также перемещает отработанную текучую среду из области 804 в направлении выхлопного клапана 216, и к тому моменту, когда поршни начнут входить в зацепление и камера сгорания очистится от выхлопа, топливная текучая среда будет полностью или частично впрыснута в одну из камер распределенного впрыска для смешивания со свежим воздухом, а при полном втягивании поршня, сжатие топливовоздушной смеси завершится в камере 804 сгорания. В другом способе прямого впрыска через специальный канал или путь топливо может проходить непосредственно вместе со свечой зажигания в камеру сгорания, а впрыск топлива будет применен к камере сгорания, а не к камере распределенного впрыска. Выхлопное отверстие 216 может принимать различные положения, однако оно может быть выровнено с областью между двумя поршнями по мере того, как они начинают входить в зацепление в ходе такта сжатия.

[00155] Далее иллюстрации по ФИГ. 2-10 будут описаны более подробно.

[00156] На ФИГ. 2-10 показаны различные примеры, компоненты и признаки, которые могут быть включены в занимающую систему цилиндра. Например, цилиндр 104 может включать в себя внутреннюю камеру 208, занимающую конструкцию 202 и поршень 204 коленчатого вала. Внутренняя камера 208 цилиндра 104 модифицирована занимающей конструкцией 202 таким образом, что давление сгорания, применяемое к поршню 204 коленчатого вала, применяется к меньшей площади поверхности поршня 204 коленчатого вала во время ранней части такта расширения и к большей площади поверхности поршня 204 коленчатого вала во время поздней части такта расширения.

[00157] Например, как изображено на ФИГ. 2, первый впуск 210-1 для текучей среды, включающий в себя воздушный патрубок и однонаправленный клапан, обеспечивает возможность входа воздуха в камеру сжатия при выполнении каждого рабочего такта. Первый впускной патрубок для текучей среды может быть выполнен для естественного наполнения двигателя, или он может быть соединен с каналом или резервуаром для турбонагнетенной текучей среды или нагнетенной с наддувом текучей среды. Второй впуск 210-2 для текучей среды, включающий в себя патрубок для текучей среды и однонаправленный клапан, обеспечивает возможность выборочного входа сжатой текучей среды в цилиндр, в камеру сжатия 704 сжатия или в первичную камеру 804 сгорания для повышения внутреннего давления цилиндра в ответ на механизм применения усилия в результате повышенного сопротивления приводу коленчатого вала или в результате изменения положения дроссельной заслонки, при этом канал 706 для текучей среды обеспечивает возможность перемещения текучей среды от камеры сжатия 704 к камере 804 сгорания в ходе такта втягивания.

[00158] Например, как изображено на ФИГ. 6, на раннем этапе такта расширения меньшая площадь 802 поверхности подвергается сгоранию в полости 804 сгорания. А на позднем этапе такта расширения сгоранию, которое возникло в полости 804 сгорания, подвергается большая площадь 806 поверхности. Данный замысел применим ко всем примерам, показанным на фигурах. Частичная конусообразная форма или профиль поршня коленчатого вала обеспечивает воздействие продвигающей волны давления сгорания на большую площадь поверхности по сравнению с прямоугольным профилем.

[00159] Например, поршень коленчатого вала может включать в себя концевую часть, которая меняется от более тонкого размера 808 до более толстого размера 810 таким образом, что часть более тонкого размера подвергается воздействию давления сгорания раньше, а более толстая часть подвергается воздействию давленния сгорания позже, как показано на ФИГ. 6. Более тонкая часть может быть введена в камеру сгорания или, в качестве альтернативы, размещена непосредственно после конца камеры сгорания. Профиль занимающей конструкции может в точности соответствовать, совпадать или по существу соответствовать профилю поршня коленчатого вала.

[00160] Система может быть выполнена таким образом, что сгорание происходит внутри полости 804 в занимающей конструкции 202 для применения давления сгорания и к занимающей конструкции 202 и к поршню 204 коленчатого вала.

[00161] Занимающая конструкция 202 может представлять собой конструкцию, подвижную относительно цилиндра 104. Движением занимающей конструкции 202 может управлять одно или более усилий, применяемых механизмом 702 применения усилия. Занимающая конструкция 202 может менять направление ускорения в ходе такта расширения.

[00162] Механизм 702 применения усилия может реагировать на положение дроссельной заслонки (например, транспортного средства) благодаря датчикам положения дроссельной заслонки таким образом, что одно или более усилий., применяемых к занимающей конструкции 202, зависят от положения дроссельной заслонки. Механизм 702 применения усилия может быть выполнен с возможностью применения усилия втягивания к занимающей конструкции 202 в ходе такта расширения или такта сжатия.

[00163] Механизм 702 применения усилия может включать в себя электромагнитный активатор, гидравлическую систему и/или систему принудительной индукции. Примерами систем принудительной индукции являются турбонагнетатели, гидравлические нагнетатели и нагнетатели с наддувом. Занимающая конструкция может быть механическим образом соединена с электромагнитным активатором.

[00164] Как показано на ФИГ. 7, позицией 300 обозначен коленчатый вал, позицией 301 обозначен диаметр коленчатого вала, а позицией 302 обозначен шатун коленчатого вала. В цилиндре относительного движения система может обеспечивать больший крутящий момент за счет сжатой текучей среды с наддувом на ранней стадии такта расширения, а соотношение между шатуном (302) коленчатого вала и диаметром (301) коленчатого вала может быть уменьшено до стандартов, которые ниже чем предусмотрены на сегодняшний день в доступных в продаже тяжелых транспортных средствах, для охвата более высокого крутящего момента на основе удлиненного шатуна, приводя к замедленному движению таких тяжелых транспортных средств.

[00165] Раскрытая система обеспечивает повышение работы в единицу времени при применении гидравлического турбонагнетателя в качестве механизма вторичного усилия для повышения усилий сжатия в ходе такта расширения, которые передаются в качестве дополнительного повышения давления в отсеке сгорания и в качестве дополнительного приводного усилия. Поддержание положительного приводного усилия в цилиндре минимизирует интервал времени ускорения работы и, в результате, устраняет часть требуемой рабочей энергии. По сравнению с этим, усилия сжатия в традиционном цилиндре приводят к полной потере энергии, которая в конечном итоге вычитается из усилий рабочего такта.

[00166] На иллюстрации по ФИГ. 8 показан первый электромагнит 1802, который может быть активирован в ходе расширения поршня коленчатого вала, обеспечивая действие отталкивания (усилие продвижения). Второй электромагнит 1804 может быть активирован в ходе втягивания поршня коленчатого вала, обеспечивая действие притягивания (усилие втягивания). Полюса 1802, 1804 и 227 обеспечивают трехполюсную электромагнитную компоновку. В традиционной компоновке магнитная компоновка включала бы только два полюса, например, 227 и 1802. В трехполюсной компоновке полюса 1802 и 227, например, всегда будут активны, будучи одинаковыми полюсами для выполнения усилия отталкивания, а полюса 1804 и 227 всегда будут активны для выполнения усилия притягивания. В трехполюсной компоновке электроны не должны перемещаться между полюсами, что не только повысит величину выходного усилия в секунду, но также это может обеспечить повышенную частоту движения.

[00167] Система может быть выполнена с возможностью частичного осуществления такта сжатия путем сжатия текучей среды на заборной стороне в ходе такта расширения, который также подразумевает применение усилия к занимающей конструкции 202 посредством механизма 702 применения усилия. Соответственно, система может быть выполнена с возможностью реализации функций забора, сжатия, расширения и выброса за два такта за одно сгорание. Компоновка с цилиндром относительного движения инициирует сжатие текучей среды в камере сжатия 704.

[00168] Система может быть выполнена с возможностью доставки текучей среды к камере сжатия 704 занимающей конструкции 202 для повышения давления цилиндра и ускорения двигателя. Система может быть выполнена с возможностью обеспечения замедления двигателя путем применения усилия втягивания к занимающей конструкции 202. Система может быть выполнена с возможностью обеспечения ускорения двигателя путем применения усилия продвижения к занимающей конструкции 202.

[00169] Канал 706 для текучей среды, который также может называться коммуникационным каналом, может иметь регулирующий клапан для разделения времени управления текучей средой на стадию 1 и стадию 2. Стадия 1 включает скопление текучей среды за занимающим элементом камеры (плавающим поршнем) в ходе такта расширения, который частично сжимает свежий воздух с использованием турбонагнетателя или нагнетателя с наддувом, применение вторичных приводных усилий к поршням или предварительное смешивание текучей среды в ходе применения приводного усилия к поршням. Стадия 2 включает перенос частично сжатого свежего воздуха или предварительно смешанной текучей среды в камеру 804 сгорания в пределах занимающей конструкции 202 через коммуникационный канал, который может содержать множество клапанов и каналов. Коммуникационный канал или каналы может/могут включать в себя канал для входа свежего воздуха и другой канал к выпускному отверстию для выхлопа.

[00170] Коммуникационный канал может иметь однонаправленный клапан, и клапан может открываться для того, чтобы частично сжатая текучая среда могла переместиться в камеру сгорания, а также клапан может закрываться в ходе всего такта расширения, или он может открываться в ходе поздней части такта расширения для добавления положительного давления в камеру сгорания и для очистки камеры 804 от выхлопа. Отсек с отверстием для впрыска может расширяться в размере в ходе такта расширения.

[00171] Благодаря давлению сгорания между поршнем 204 коленчатого вала и занимающей конструкцией 202, система может быть выполнена с возможностью обеспечения ускорения занимающей конструкции 202 в направлении втягивания от поршня 204 коленчатого вала для поглощения части усилий сгорания.

[00172] На иллюстрации по ФИГ. 9 показана кромка 202-1 занимающей конструкции, обращенная в направлении камеры сжатия, и кромка 202-2 занимающей конструкции, обращенная к первичной камере сгорания, а также кромка 202-3 занимающей конструкции, обращенная ко вторичной камере сгорания, а позицией 202-4 обозначены вырезы во внешней поверхности занимающей конструкции, которые могут подвести отработанную текучую среду ближе к впускной стороне цилиндра. При воздействии сгорания на кромку (202-2) или при наличии повышения гидравлического давления происходит продвижение занимающей конструкции переменным образом во внутренней камере цилиндра сгорания или гидравлического цилиндра, или происходит изменение физических характеристик закона Паскаля в зависимости от положения, при этом плавающий поршень взаимодействует за объем и пространство с горючей текучей средой, и такая конкуренция никогда не вычислялась в законе Паскаля. Выходная мощность такта зависит от поверхности поршня коленчатого вала и расстояния такта. В законе Паскаля с зависимостью от времени подлежит вычислению дополнительная выходная мощность, а также она подлежит добавлению в закон Паскаля с зависимостью от положения. Это добавление пропорционально объему сгорания или гидравлическому объему, смещенному за счет продвижения занимающей конструкции.

[00173] Также, как показано на ФИГ. 9, разница между поверхностью 202-3 и 202-2 приводит к ускорению занимающей конструкции в ходе ранних стадий такта расширения, а затем - к замедлению и втягиванию на поздней стадии.

[00174] Как показано на ФИГ. 10, раскрытый способ включает на этапе 1902 - начало сгорания в пределах подвижных частей, заключенных между поршнем и занимающей конструкцией цилиндра, на этапе 1904 - ускорение обеих частей во внутренней камере цилиндра до тех пор, пока ускорение занимающей конструкции цилиндра не изменит направление и далее не остановится полностью в ходе такта расширения, на этапе 1906 - раннее начало сжатия текучей среды в ходе такта расширения в специальной камере, на этапе 1908 - дальнейшее продвижение или втягивание занимающей конструкции цилиндра за счет применения усилия посредством вторичного устройства, такого как электромагнитный активатор, гидравлическая система или турбонагнетатель, и на этапе 1910 - обеспечение возможности попадания сжатой текучей среды в камеру сгорания на поздней части такта расширения для очистки первичной камеры сгорания от выхлопа и для применения эффектов охлаждения к занимающей конструкции путем декомпрессии текучей среды; на этапе 1912 - на ранней стадии в ходе такта втягивания, выпуск отработанной текучей среды перед началом зацепления занимающей конструкции и плавающего поршня; на этапе 1914 - завершение сжатия текучей среды путем завершения втягивания занимающей конструкции и поршня коленчатого вала, закрытие впускного клапана для того, чтобы оставить большинство сжатой текучей среды в первичной камере сгорания в пределах занимающей конструкции, при этом оставляя меньшую часть в коммуникационном канале, причем эта меньшая часть будет подвергнута декомпрессии в начале следующего цикла возвратно-поступательного движения для применения эффекта охлаждения к занимающей конструкции.

[00175] На иллюстрации по Фиг. 11 показана выходная работа, измеренная в джоулях.

[00176] Например, когда 50 мг топлива в традиционном цилиндре давали выходную работу приблизительно 150 джоулей, некоторые имитационные испытания раскрытой системы давали приблизительно 400 джоулей. В одном испытании для сгорания мы использовали 25 мг, и 25 мг были рассчитаны, как источник энергии для приведения в действие турбонагнетательного насоса, a выходная работа увеличилась приблизительно до 800 джоулей. В некоторых энергетических исследованиях заявлено, что традиционные двигатели потребляют лишь приблизительно 20% тепловой энергии, доступной в топливе, в качестве результаты нашего имитационного испытания предполагают, что раскрытая система может оптимизировать использование ископаемого топлива. Увеличение выходной работы также может быть вычислено теоретически с помощью следующего уравнения, используемого в пособиях (улучшение производительности пропорционально повышению давления внутри цилиндра и обратно пропорционально смещенному объему) Испытания давления, представленные на Фиг. 17, показывают, что в раскрытой системе было достигнуто повышение давления более чем на 200%, при этом плавающий поршень также может взаимодействовать за пространство с горючей текучей средой приблизительно в 50% рабочего объема. В таком случае, улучшение производительности теоретически может быть оценено в 400% по сравнению с традиционным цилиндром.

[00177] На иллюстрации по Фиг. 12 показан один из наилучших результатов, связанных с системой распределенного впрыска, при этом имитационное испытание дало нулевой % НС, почти нулевой % СО и NO в выхлопе.

[00178] На иллюстрации по Фиг. 13 показан более низкий остаточный углеводород в отработанной текучей среде в раскрытой системе. В некоторых компоновках результаты имитационных испытаний дали нулевой выход НС при завершении рабочего такта.

[00179] На иллюстрации по Фиг. 14 показан график оценки механической выходной работы с использованием прямого впрыска, где новая разработка D3 предлагает увеличенную площадь под графиком работы в единицу времени в отличие от обычного цилиндра. Это составляет приблизительно на 200% более высокую эффективность рабочей энергии, согласно разнице площадей. Традиционное исполнение D1-T3 имеет большую площадь воздействия сгорания (802, ФИГ. 6) в начале такта расширения чем в раскрытой системе D3-T2. В традиционной системе (D1-Т3) предлагается повышенная рабочая энергия в начале такта расширения и пониженная выходная работа позднее в ходе рабочего такта. Большая площадь под графиком наблюдалась ранее при сравнении графиков прямого впрыска и непрямого впрыска в традиционных разработках, а теперь раскрытая система обеспечивает дополнительное повышение на графике выходной механической работы в единицу времени. В некоторых вариантах исполнения раскрытой системы на графике выходной механической работы показано положительное повышение в конце такта, Фиг. 14, и это происходит, когда на расстоянии между поршнем коленчатого вала и плавающим поршнем возвращается повышенное давление, когда поршень коленчатого вала доходит до полной остановки, а плавающий поршень по-прежнему медленно продвигается.

[00180] На иллюстрации по Фиг. 15 показан график работы при применении внезапного усилия продвижения к плавающему поршню, причем мощность, используемая для инициирования такого усилия, была восстановлена до более чем 80%, и это демонстрирует большой потенциал использования раскрытой системы в качестве замены технологий накопления давления, в которых потенциал восстановления мощности составляет не более 25%. Кроме того, потенциал раскрытой системы, способной добавлять вторичные усилия, такие как турбонагнетательные текучие среды через второй впуск, в цилиндр в ходе рабочего такта, предполагает, что больше не требуется жертвовать выходной мощностью двигателя для обеспечения улучшенных крутящих моментов, поскольку повышенный крутящий момент может быть оптимизирован за счет нагнетания с наддувом или турбонагнетания цилиндра, когда высокое сопротивление внезапно начинает создавать проблему для приводного усилия двигателя.

[00181] На иллюстрации по ФИГ. 16 показан график зависимости усилия от расстояния. На этом графике показано, что начальное усилие в раскрытом цилиндре D2-T1 меньше чем в обычном цилиндре. Этот график не следует путать с оценкой энергии между новой и традиционной разработками, поскольку производительность рабочей энергии следует оценивать на основе (Усилие*Р₍асстояние/с), и это можно называть (работа/с), что может быть представлено, как зависимость работы от времени.

[00182] На иллюстрации по ФИГ. 17 представлены графики зависимости давления от расстояния и давления от времени. Испытание было проведено без нагрузки от сопротивления. Раскрытая система D2-T1 имеет намного большую площадь под кривой чем традиционный цилиндр D1-T1. В ходе такта расширения, когда цилиндр непрерывно поддерживает более высокое внутреннее давление приблизительно на 300%, это будет отражать более высокую тепловую эффективность, более чистое сгорание текучей среды, улучшенный коэффициент выхлопа NO2/NOx. При повторении испытания под нагрузкой от сопротивления, примененной к поршню коленчатого вала, площадь под графиком раскрытой системы D2-T1 (которая затем именуется D2-T3) показывала дополнительное повышение внутреннего давления цилиндра по сравнению с обычным цилиндром, а сгорание текучей среды было дополнительно улучшено, и имитационные испытания дали нулевой выход НС, нулевой выход СО и почти нулевой выход NO (0,000035).

[00183] Раскрытые в настоящем изобретении способы могут включать: 1) Способ работы гибридного двигателя с использованием двух источников усилия на уровне цилиндра, 2) Способ фильтрации отработанной текучей среды на уровне цилиндра путем преобразования большей части СО и свободных радикалов углеводорода в контролируемый СО2, N2 и NO2 путем повышения относительного внутреннего давления и понижения скорости поршня коленчатого вала. 3) Способ уменьшения вибрации путем использования занимающей конструкции в качестве амортизатора ударов. 4) Способ экономии энергии за счет использования занимающей конструкции в качестве второго базиса в относительности Ньютона-Галилея. 5) Способ зависимости времени от обмена и экономии энергии.

[00184] Благодаря форме занимающей конструкции, в ходе такта расширения реализуется снижение требования в отношении забора текучей среды. Например, если сумма объема камеры сгорания и рабочего объема поршня коленчатого вала составляет 10 кубических дюймов, то в раскрытом цилиндре относительного, движения требование в отношении смещения камеры сгорания в первичной и вторичной камерах сгорания будет составлять приблизительно 5 или 6 кубических дюймов.

[00185] Следует понимать, что продвижение занимающей конструкции в цилиндре, в основном в цилиндре сгорания, используется для управления усилием сгорания или гидравлическим усилием для обеспечения большего крутящего момента или повышенной мощности в лошадиных силах, или для оптимизации мощности в различных условиях. Раскрытый цилиндр относительного движения значительно повышает выходную мощность, особенно если оптимизация выполняется в отношении крутящего момента и мощности в лошадиных силах. Такое повышение основано на законе Паскаля с зависимостью от времени. Например, некоторые исследования в области физики описывают, что энергия может быть потрачена в ходе движения транспортного средства за счет трения между колесом и покрытием, что представляет собой лишь небольшой процент энергии, которая тратится на движение. Большая часть неэффективности связана с энергией, потраченной на ускорение поршня коленчатого вала, а если значение такого ускорения, вычисленное за одну секунду в течение часа движения, равняется половине значения у другого транспортного средства такого же веса и для такого же времени движения, то первому транспортному средству понадобится половина топлива для преодоления такого же расстояния. Для такого интервала времени ускорения мы ввели уравнение энергии с зависимостью от времени (E=1/2Mf*g2*t), которое описано в настоящем документе далее. Это уравнение показывает то, каким образом интервал времени (t) ускорения (время ускорения) обменивается с рабочей энергией, вычисленной в джоулях, при этом минимизация значения (t) с 2 секунд до 1 секунды меняет выходную энергию с 1 джоуля до 2 джоулей, что происходит перед оптимизацией выхода, используемого для обеспечения повышенного крутящего момента или повышенной мощности в лошадиных силах. И это является ключевым отличием между настоящей заявкой и прошлыми попытками обеспечения повышенной эффективности двигателя, поскольку тепловая мощность считается фиксированной на кубический дюйм топлива вне зависимости от механического исполнения, при этом минимизация значения интервала времени ускорения существенно меняет выходную энергию.

[00186] В раскрытой новой системе один рабочий такт обеспечивается за один цикл возвратно-поступательного движения, а не за каждый второй цикл, что уменьшает потери на трение на 15% общего теплового потенциала. Кроме того, один рабочий такт за каждый второй цикл возвратно-поступательного движения в традиционных двигателях означает, что приблизительно 6000 об/мин является наиболее допустимой границей возвратно- поступательного движения для заданной выходной мощности, при этом могут наблюдаться проблемы сбоя подачи для наполнения двигателя и механического сбоя, а раскрытый способ решает эту проблему благодаря понижению об/мин в два раза. Это означает, что типичное значение об/мин, составляющее 6000, в действительности понижается до 3000 об/мин, при этом достигается преимущество приблизительно в 15% выходной мощности при 50% потерь на трение, большим потреблением воздуха и меньшим количеством механических сбоев. Это происходит до потерь на сжатие, чему также способствует раскрытая система, поскольку каждый джоуль, потраченный на сжатие, является джоулем, используемым непрямым образом для повышения внутреннего давления сгорания, или джоулем, восстановленным за счет добавления усилия к поршню коленчатого вала в ходе рабочего такта.

[00187] Раскрытая система вводит закон Паскаля с зависимостью от времени, где интервал времени ускорения играет роль не только в качестве координаты, что известно из ньютоновской физики или физики специальной теории относительности, но и в качестве формы и источника энергии, где объекты, при своем движении в зависимости от времени, могут обмениваться энергией, измеряемой в джоулях в интервале времени ускорения, и где единица работы, такая как ньютоновская, не будут по существу определяться физическими расстояниями, когда движение действительно зависит от времени. При зависимости от времени недостаточно вычислить физическое расстояние, которое было пройдено поршнем коленчатого вала, для того, чтобы узнать, сколько ньютонов требуется для такого движения, а вместо этого необходимо определить виртуальное пройденное расстояние на основе различных условий давления и смещения текучей среды перед вычислением ньютонов.

[00188] В раскрытом решении с цилиндром относительного движения полость занимающей конструкции содержит поверхность кромки, обращенную к стороне распределительного вала цилиндра. Площадь поверхности (202-2) меньше чем поверхность кромки, обращенная к поршню коленчатого вала, обеспечивая изначальное ускорение занимающей конструкции в направлении коленчатого вала и в противоположном направлении позднее в ходе такта расширения. Наличие кромки в полости, занимающей конструкции вторичным образом, служит для создания турбулентности движения текучей среды между первичным и вторичным отсеками сгорания для обеспечения улучшенного смешивания текучей среды и более полного сгорания.

[00189] Кроме того, механизм применения усилия может представлять собой механизм для применения магнитной силы или механизм турбонагнетателя, который может ускорять занимающую конструкцию в ходе такта расширения, вызывая повышение внутреннего давления в камере сгорания без необходимости во внезапном использовании большего количества горючего топлива и без необходимости в увеличении соотношения шатун/диаметр для шатуна коленчатого вала или механической передачи.

[00190] Турбонагнетание и нагнетание с наддувом могут быть использованы в двигателях для повышения коэффициента сжатия у текучей среды перед сгоранием. Турбонагнетание или нагнетание с наддувом в раскрытой системе используются в качестве части механизма применения усилия для управления ускорением двигателя за счет усилия продвижения занимающей конструкции или замедления двигателя путем минимизации давления в камере сжатия. Турбонагнетание в настоящей заявке также может быть механизмом применения усилия, который может соединять множество цилиндров с ветряной турбиной. В современной практике неустойчивые скорости ветра, создающие неустойчивую скорость вращения ветряной турбины, приводят к трудностям при соединении ветряной турбины с электродвигателем, решаемые путем размещения дорогостоящих тормозов или путем размещения аккумулятора давления между ветряной турбиной и электрическим генератором, при этом такой аккумулятор давления должен отвечать более чем за половину всей входной мощности ветра. В раскрытом цилиндре относительного движения, ветряная турбина может активировать и управлять одним или более гидравлическими насосами турбонагнетателя, при этом управляемая текучая среда направляется к одному или более цилиндрам, так что при высокой скорости ветра механизм применения усилия будет направлять текучую среду к большему количеству цилиндров и по-прежнему поддерживать устойчивые скорости управляемых электрических генераторов.

[00191] На иллюстрациях по ФИГ. 11 - ФИГ. 17 показаны результаты испытаний с использованием ANSYS-анализа, а также подобные начальные параметры условий сгорания в цилиндрах диаметром 4 дюйма:

Массовый расход впрыска=0,05 кг/с; Время впрыска=0,001 с;

Давление впрыска=17405 фунт/кв. дюйм; Температура топлива=300 К;

Масса впрыскиваемого топлива=50 мг; Диаметр форсунки=1 мм; Прибл. число оборотов двигателя=4000 об/мин; Исходные параметры сжатого воздуха:

Исходный объем=4,81 дюйм3 Давление воздуха=500 фунт/кв. дюйм; Температура воздуха=830 К; Массовая концентрация N2=0,7675; Массовая концентрация О2=0,2325;

Давление сопротивления=2.0 фунт/кв. дюйм (1074 Н сопротивления на поршне коленчатого вала)

[00192] Как показано на графиках по ФИГ. 11-17, удаление углеводородов возможно в цилиндре относительного движения. Испытания Н12С23 показали снижение углеводородов на 500%, где массовая доля в сравниваемых параметрах прямого впрыска была снижена с 6,59% до 0,67% при коэффициенте сжатия 18:1. Использование сжатия 10:1 при усилиях предварительного смешивания и турбонагнетания обеспечивало удаление углеводородов, при этом в выхлопе находилось 0,000000 частей на миллион. Раскрытая опция предварительной смеси отдельно (без турбонагнетания) снизит этот выход черного материала выхлопа до 0,00024%), что составляет на 1000% меньше чем в способе с прямым впрыском. Предварительная смесь может быть частично использована в цилиндре относительного движения с контролируемым уровнем СО2 на выходе, тогда как в традиционном цилиндре предварительное смешившие повысило бы СО2 до уровней, которые везде запрещены.

[00193] Снижение неуправляемых выхлопных СО и NO было пропорционально повышению внутреннего давления первичной камеры сгорания, однако при более раннем смешивании топлива с воздухом было возможно достичь удаления СО с нулевым выходом. NO был снижен до 35 частей на миллион по сравнению с 11000 частей в традиционном цилиндре.

[00194] Внутреннее давление в цилиндре относительного движения повышается при повышенных приводных нагрузках с применением турбонагнетательных усилий или с использованием раннего впрыска или предварительно смешанной текучей среды.

[00195] Цилиндр относительного движения с зависимостью от времени представляет концепцию отрицательной массы (масса горючей текучей среды, смещенная плавающим поршнем), перемещаемой на положительное расстояние (рабочий такт), что в математическом смысле, в ньютоновских терминах, означает выработку, а не потребление энергии, за счет минимизации интервала времени ускорения движения, при этом раскрытый способ решения данного утверждения выполняется путем использования сложных чисел, направленных на отрицательные значения массы, при этом потенциальной энергии дается объем векторов ускорения в декартовых координатах, и она не рассматривается в качестве системы исчисления в действительных числах.

[00196] Отрицательная масса в раскрытом способе представляет собой объем горючей текучей среды, который смещается и уменьшается посредством занимающей конструкции для того, чтобы быть меньше рабочего объема, создаваемого движением поршня коленчатого вала, и вычисляется следующим образом; Отрицательная масса = поверхность поршня коленчатого вала, умноженная на расстояние хода минус доступный объем камеры сгорания).

[00197] Разница энергии при таком рабочем такте при наличии занимающей конструкции зависит от времени, при этом время становится прямой переменной в уравнении -выходной энергии путем модификации значения физического расстояния, до меньшего виртуального расстояния, вычисляемого в секундах, а не в метрах, где Рабочая энергия = Массовое усилие * Ускорение в квадрате* Т (W=1/2Mf*g2*t), где (t) - это интервал времени общего ускорения для достижения средней скорости исследуемого движения.

[00198] Поскольку в описанных предпочтительных вариантах реализации изобретения могут быть выполнены различные подробные модификации, вариации и изменения, предполагается, что все составляющие, которые представлены в приведенном выше описании и показаны на сопроводительных чертежах, следует трактовать в качестве иллюстрации, а не в качестве ограничения. Таким образом, объем изобретения должен определяться прилагаемой формулой изобретения и ее законными эквивалентами.

Изобретение может быть использовано в цилиндрах. Система механического цилиндра содержит цилиндр (104), включающий в себя внутреннюю камеру (208), занимающую конструкцию (202) и поршень (204) коленчатого вала. Внутренняя камера (208) цилиндра изменена занимающей конструкцией (202), имеющей камеру сжатия. Занимающая конструкция (202) цилиндра выполнена в виде конструкции цилиндрической формы с полостью в качестве плавающего поршня. Занимающая конструкция (202) предусматривает поверхность взаимодействия с камерой сжатия (704). Занимающая конструкция (202) в своей полости содержит первичную камеру (804) сгорания во время ранней стадии рабочего такта. Занимающая конструкция (202) имеет кромку, которая разделяет первичную и вторичную камеры сгорания. Давление сгорания, применяемое к поршню (204) коленчатого вала, применяется к меньшей площади поверхности поршня (204) коленчатого вала во время ранней части такта расширения. Давление сгорания применяется к большей площади поверхности поршня (204) коленчатого вала во время поздней части такта расширения. Давление сгорания, применяемое к занимающей конструкции (202), применяет равнодействующее усилие к занимающей конструкции (202) в направлении поршня (204) коленчатого вала во время ранней части такта расширения и в противоположном направлении во время поздней части такта расширения. Поверхности занимающей конструкции (202) и поршня (204) коленчатого вала выполнены таким образом, что во время такта расширения происходит расцепление между занимающей конструкцией (202) и поршнем (204) коленчатого вала. Движение занимающей конструкции (202) во время ранней части такта расширения создает усилие всасывания сжимаемой текучей среды в камеру сжатия (704). Раскрыты способ введения занимающей конструкции в систему цилиндра, механический цилиндр и система механического двигателя. Технический результат заключается в обеспечении большего крутящего момента. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Система механического цилиндра, содержащая:

цилиндр, включающий в себя внутреннюю камеру; занимающую конструкцию; и поршень коленчатого вала;

в которой внутренняя камера цилиндра модифицирована занимающей конструкцией, имеющей камеру сжатия, при этом занимающая конструкция цилиндра выполнена в виде конструкции цилиндрической формы с полостью в качестве плавающего поршня;

причем занимающая конструкция предусматривает поверхность взаимодействия с камерой сжатия,

и причем занимающая конструкция в своей полости содержит первичную камеру сгорания во время ранней стадии рабочего такта, и

причем занимающая конструкция имеет кромку, которая разделяет первичную и вторичную камеры сгорания,

причем давление сгорания, применяемое к поршню коленчатого вала, применяется к меньшей площади поверхности поршня коленчатого вала во время ранней части такта расширения и к большей площади поверхности поршня коленчатого вала во время поздней части такта расширения, и

причем давление сгорания, применяемое к занимающей конструкции, применяет равнодействующее усилие к занимающей конструкции в направлении поршня коленчатого вала во время ранней части такта расширения и в противоположном направлении во время поздней части такта расширения,

причем поверхности занимающей конструкции и поршня коленчатого вала выполнены таким образом, что во время такта расширения происходит расцепление между занимающей конструкцией и поршнем коленчатого вала;

причем движение занимающей конструкции во время ранней части такта расширения создает усилие всасывания сжимаемой текучей среды в камеру сжатия.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что кромка, находящаяся под давлением в полости занимающей конструкции, обуславливает поступательное продвижение занимающей конструкции в цилиндре, взаимодействуя с горючей текучей средой за пространство и обуславливая меньшую потребность в забираемой текучей среде и смещении.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что потребность в смещении текучей среды при рабочем такте меньше суммы объема камеры сгорания цилиндра и рабочего объема поршня коленчатого вала во время рабочего такта.

4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что размеры поверхности занимающей конструкции и поршня коленчатого вала уравновешивают силы сгорания таким образом, что расцепление происходит без механического влияния во время рабочего такта.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что занимающая конструкция реагирует на механизм применения усилия.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что механизм применения усилия реагирует на положение дроссельной заслонки посредством датчиков положения дроссельной заслонки таким образом, что одно или более усилий, применяемых к занимающей конструкции, зависят от положения дроссельной заслонки.

7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что механизм применения усилия выполнен с возможностью применения усилия втягивания к занимающей конструкции во время такта расширения.

8. Система по п. 5, отличающаяся тем, что механизм применения усилия выполнен с возможностью применения усилия продвижения к занимающей конструкции во время такта расширения.

9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что система выполнена с возможностью обеспечения ускорения двигателя путем применения усилия продвижения к занимающей конструкции.

10. Система по п. 5, отличающаяся тем, что турбонагнетание или нагнетание с наддувом текучей среды является частью механизма применения усилия.

11. Система по п. 5, отличающаяся тем, что механизм применения усилия включает в себя электромагнитный активатор.

12. Система по п. 5, отличающаяся тем, что механизм применения усилия включает в себя гидравлическую систему, выполненную в виде цилиндров двигателя, предназначенных для сжатия текучей среды.

13. Система по п. 1, отличающаяся тем, что продвижение занимающей конструкции выполняет декомпрессию части сжатой текучей среды, оставшейся в камере сжатия, обеспечивая эффект охлаждения головки цилиндра.

14. Система по п. 1, отличающаяся тем, что сжатие текучей среды начинается в камере сжатия во время рабочего такта.

15. Система по п. 1, отличающаяся тем, что частично сжатая текучая среда в камере сжатия выбрасывается и подвергается декомпрессии в первичную камеру сгорания во время поздней части такта расширения.

16. Способ введения занимающей конструкции в систему цилиндра, где система включает в себя цилиндр, включающий в себя внутреннюю камеру, и система включает в себя поршень коленчатого вала;

способ включает модификацию внутренней камеры цилиндра с использованием занимающей конструкции таким образом, что давление, применяемое к поршню коленчатого вала, применяется к меньшей площади поверхности поршня коленчатого вала во время ранней части такта расширения и к большей площади поверхности поршня коленчатого вала во время поздней части такта расширения; и

выполнение действия повышения давления в полости занимающей конструкции для применения давления и к занимающей конструкции, и к поршню коленчатого вала таким образом, что занимающая конструкция ускоряется в направлении коленчатого вала во время ранней стадии рабочего такта и в противоположном направлении во время поздней стадии рабочего такта благодаря изменению направления равнодействующей силы, применяемой к поверхностям занимающей конструкции; и

где занимающая конструкция цилиндра выполнена в виде конструкции цилиндрической формы с полостью в качестве плавающего поршня;

где занимающая конструкция включает в себя цилиндрический корпус для размещения во внутренней камере, при этом цилиндрический корпус определяет первую полость первичной камеры и вторую полость вторичной камеры; и

где занимающая конструкция взаимодействует с текучей средой за заполнение объема, который является рабочим, посредством движения поршня коленчатого вала во время такта расширения.

17. Механический цилиндр, содержащий:

механический цилиндр, включающий в себя внутреннюю камеру, в которую вводится текучая среда, и

поршень коленчатого вала, выполненный с возможностью осуществления возвратно- поступательного движения во внутренней камере;

и

занимающую конструкцию цилиндра, которая выполнена в виде конструкции цилиндрической формы с полостью в качестве плавающего поршня, причем занимающая конструкция переменным образом продвигается во внутреннюю камеру цилиндра и втягивается из нее в соответствии с возвратно-поступательным движением поршня коленчатого вала, и

в котором занимающая конструкция в своей полости содержит первичную камеру сгорания во время ранней стадии рабочего такта, и

в котором занимающая конструкция имеет кромку, которая разделяет первичную и вторичную камеры сгорания, и

в котором давление сгорания, применяемое к поршню коленчатого вала, применяется к меньшей площади поверхности поршня коленчатого вала во время ранней части такта расширения и к большей площади поверхности поршня коленчатого вала во время поздней части такта расширения, и

в котором давление сгорания, применяемое к занимающей конструкции, применяет равнодействующее усилие к занимающей конструкции в направлении поршня коленчатого вала во время ранней части такта расширения и в противоположном направлении во время поздней части такта расширения; и

в котором поверхности занимающей конструкции и поршня коленчатого вала выполнены таким образом, что во время такта расширения происходит расцепление между занимающей конструкцией и поршнем коленчатого вала; и

в котором четыре такта всасывания, сжатия, сгорания и выброса выполняются за два цикла возвратно-поступательного движения коленчатого вала, и

в котором сжатие текучей среды происходит в первичной камере сгорания занимающей конструкции.

18. Система механического двигателя, содержащая:

множество цилиндров, расположенных в блоке двигателя, механизм применения усилия, включающий в себя насос турбонагнетания или насос нагнетания с наддувом, или электромагнитный активатор, и дроссельную заслонку; и

в которой блок двигателя включает в себя датчики положения поршня коленчатого вала; и

в которой цилиндр двигателя включает в себя внутреннюю камеру; занимающую конструкцию; поршень коленчатого вала; первый впуск для текучей среды; и второй впуск для текучей среды; и

в которой внутренняя камера цилиндра модифицирована занимающей конструкцией, имеющей камеру сжатия; и

в которой занимающая конструкция обеспечивает поверхность взаимодействия со камерой сжатия; и

в которой занимающая конструкция в своей полости имеет кромку, которая разделяет первичную и вторичную камеры сгорания, и

в которой занимающая конструкция в своей полости содержит первичную камеру сгорания во время ранней стадии рабочего такта, и

в которой первый впуск для текучей среды, включающий в себя патрубок и клапан, осуществляет выброс текучей среды в камеру сжатия на каждом цикле возвратно-поступательного движения, и

в которой второй впуск для текучей среды, включающий в себя патрубок и клапан, осуществляет выброс нагнетенной текучей среды в цилиндр в выборочных циклах возвратно-поступательного движения в ответ на механизм применения усилия.