ВОЗДУШНЫЙ ГИБРИДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С РАСЩЕПЛЕННЫМ ЦИКЛОМ (ВАРИАНТЫ)

1. Воздушный гибридный двигатель с расщепленным циклом, который содержит
коленчатый вал, выполненный с возможностью вращения относительно своей оси;
силовой поршень, введенный в силовой цилиндр с возможностью скольжения и соединенный с коленчатым валом, так что силовой поршень совершает возвратно-поступательное движение во время рабочего такта и такта выпуска при одном обороте коленчатого вала, причем силовой цилиндр выполнен с возможностью избирательного управления, чтобы устанавливать силовой поршень в рабочий режим или в холостой режим;
поршень сжатия, введенный в цилиндр сжатия с возможностью скольжения и соединенный с коленчатым валом, так что поршень сжатия совершает возвратно-поступательное движение во время такта впуска и такта сжатия, при одном обороте коленчатого вала, причем цилиндр сжатия выполнен с возможностью избирательного управления, чтобы устанавливать поршень сжатия в режим сжатия или в холостой режим;
воздушный резервуар, введенный между цилиндром сжатия и силовым цилиндром и избирательно действующий для приема сжатого воздуха из цилиндра сжатия и для подачи сжатого воздуха в силовой цилиндр, для использования в передаче мощности на коленчатый вал при работе двигателя; и
клапаны, избирательно управляющие потоком газа, поступающим в цилиндр сжатия и силовой цилиндр и в воздушный резервуар и выходящим из них, так что двигатель выполнен с возможностью работы по меньшей мере в трех режимах, в том числе в режиме двигателя внутреннего сгорания (ICE), в режиме воздушного компрессора (АС) и в режиме накопления энергии предварительно сжатого воздуха (РАР), причем
в ICE режиме поршень сжатия и силовой поршень находятся соответственно в режиме сжатия и в рабочем режиме, причем поршень сжатия всасывает и сжимает входной воздух, для использования в силовом цилиндре, причем сжатый воздух поступает в начале рабочего такта в силовой цилиндр вместе с топливом, которое воспламеняется, сгорает и расширяется в этом же рабочем такте силового поршня, передавая мощность на коленчатый вал, а продукты горения выпускают в такте выпуска;
в АС режиме поршень сжатия находится в режиме сжатия и всасывает и сжимает воздух, который накоплен в резервуаре, для дальнейшего использования в силовом цилиндре;
в РАР режиме силовой поршень находится в рабочем режиме и получает из резервуара сжатый воздух, который расширяется в рабочем такте силового поршня, передавая мощность на коленчатый вал, причем расширенный воздух выпускают в такте выпуска, при этом сжатый воздух из цилиндра сжатия не поступает в воздушный резервуар.
2. Двигатель по п.1, в котором в РАР режиме топливо перемешивают со сжатым воздухом в начале рабочего такта и смесь воспламеняется, сгорает и расширяется в одном и том же рабочем такте силового поршня, передавая мощность на коленчатый вал, а продукты горения выпускают в такте выпуска.
3. Двигатель по п.1, в котором в РАР режиме сжатый воздух, поступивший в силовой цилиндр, расширяется без добавки топлива или начала горения.
4. Двигатель по п.1, в котором воздушный резервуар содержит газовый канал, размер которого позволяет получать и накапливать сжатый воздух из множества тактов сжатия, причем газовый канал соединяет цилиндр сжатия и силовой цилиндр, при этом газовый канал содержит впускной клапан и выпускной клапан, образующие напорную камеру между ними.
5. Двигатель по п.1, который содержит газовый канал, соединяющий цилиндр сжатия и силовой цилиндр, причем газовый канал содержит впускной клапан и выпускной клапан, образующие напорную камеру между ними;
при этом воздушный резервуар соединен при помощи канала резервуара с напорной камерой, в местоположении между впускным клапаном и выпускным клапаном.
6. Двигатель по п.5, который содержит регулирующий клапан резервуара в канале резервуара.
7. Двигатель по п.6, в котором воздушный резервуар представляет собой накопитель, позволяющий поддерживать в нем относительно постоянное давление в заранее установленном диапазоне давлений.
8. Двигатель по п.5, который содержит множество пар цилиндр сжатия - силовой цилиндр, соединенных газовыми каналами, имеющими напорные камеры, причем все напорные камеры соединены с общим воздушным резервуаром.
9. Двигатель по п.1, который содержит газовый канал, соединяющий цилиндр сжатия и силовой цилиндр, причем газовый канал содержит впускной клапан и выпускной клапан, образующие напорную камеру между ними;
воздушный резервуар, соединенный в параллель с газовым каналом, с впускным и выпускным соединениями из воздушного резервуара в цилиндр сжатия и силовой цилиндр,
10. Двигатель по п.1, в котором в ICE режиме топливо воспламеняется в диапазоне от 5 до 40° угла поворота коленчатого вала (СА), после того, как силовой поршень дошел до своего положения верхней мертвой точки (ВМТ).
11. Двигатель по п.10, в котором в ICE режиме топливо воспламеняется в диапазоне от 10 до 30° угла поворота коленчатого вала (СА) после того, как силовой поршень дошел до своего положения верхней мертвой точки (ВМТ).
12. Двигатель по п.2, в котором в РАР режиме топливо воспламеняется в диапазоне от 5 до 40° угла поворота коленчатого вала (СА), после того, как силовой поршень дошел до своего положения верхней мертвой точки (ВМТ).
13. Двигатель по п.12, в котором в РАР режиме топливо воспламеняется в диапазоне от 10 до 30° угла поворота коленчатого вала (СА), после того, как силовой поршень дошел до своего положения верхней мертвой точки (ВМТ).
14. Двигатель по п.1, причем указанный двигатель выполнен с возможностью работы в ICE режиме и АС режиме одновременно.
15. Двигатель по п.1, в котором во время ICE режима или РАР режима топливо воспламеняется в диапазоне от 5 до 40° СА, после того, как силовой поршень дошел до своего положения ВМТ.
16. Двигатель по п.15, в котором во время ICE режима или РАР режима топливо воспламеняется в диапазоне от 10 до 30° СА, после того, как силовой поршень дошел до своего положения ВМТ.
17. Воздушный гибридный двигатель с расщепленным циклом, который содержит
коленчатый вал, выполненный с возможностью вращения относительно своей оси;
силовой поршень, введенный в силовой цилиндр с возможностью скольжения и соединенный с коленчатым валом, так что силовой поршень совершает возвратно-поступательное движение во время рабочего такта и такта выпуска, при одном обороте коленчатого вала;
поршень сжатия, введенный в цилиндр сжатия с возможностью скольжения и соединенный с коленчатым валом, так что поршень сжатия совершает возвратно-поступательное движение во время такта впуска и такта сжатия, при одном обороте коленчатого вала;
газовый канал, соединяющий цилиндр сжатия и силовой цилиндр, причем указанный газовый канал содержит впускной клапан и выпускной клапан, образующие напорную камеру между ними;
воздушный резервуар, соединенный при помощи первого канала резервуара с силовым цилиндром и при помощи второго канала резервуара непосредственно с цилиндром сжатия, причем воздушный резервуар не имеет прямого соединения с переходным каналом и включен в параллель с ним, при этом воздушный резервуар избирательно действует для приема сжатого воздуха из цилиндра сжатия и для подачи сжатого воздуха в силовой цилиндр для использования в передаче мощности на коленчатый вал при работе двигателя.
18. Двигатель по п.17, который содержит первый регулирующий клапан резервуара в первом канале резервуара и второй регулирующий клапан резервуара во втором канале резервуара.
19. Двигатель по п.17, который выполнен с возможностью работы по меньшей мере в трех режимах, а именно, в режиме двигателя внутреннего сгорания (ICE), в режиме воздушного компрессора (АС) и в режиме выработки мощности предварительно сжатого воздуха (РАР), причем
в ICE режиме поршень сжатия всасывает и сжимает входной воздух для использования в силовом цилиндре, причем входной воздух поступает в силовой цилиндр в начале рабочего такта вместе с топливом, причем топливо воспламеняется, сгорает и расширяется во время этого же рабочего такта силового поршня;
в АС режиме поршень сжатия всасывает и сжимает воздух, который накоплен в воздушном резервуаре, для дальнейшего использования в силовом цилиндре; и
в РАР режиме силовой цилиндр получает накопленный воздух из воздушного резервуара, который поступает в начале рабочего такта в силовой цилиндр вместе с топливом, которое воспламеняется, сгорает и расширяется в этом же рабочем такте силового поршня.
20. Двигатель по п.19, в котором во время ICE режима или РАР режима топливо воспламеняется в диапазоне от 5 до 40° СА после того, как силовой поршень дошел до своего положения ВМТ.
21. Двигатель по п.20, в котором во время ICE режима или РАР режима топливо воспламеняется в диапазоне от 10 до 30° СА после того, как силовой поршень дошел до своего положения ВМТ.
22. Двигатель по п.19, который выполнен с возможностью работы в ICE режиме и АС режиме одновременно.
23. Двигатель по п.1, в котором степень сжатия и степень расширения двигателя равна или больше 26:1.
24. Двигатель по п.1, в котором степень сжатия и степень расширения двигателя равна или больше 40:1.
25. Двигатель по п.1, в котором степень сжатия и степень расширения двигателя равна или больше 80:1.
26. Воздушный гибридный двигатель с расщепленным циклом, который содержит
силовой поршень, введенный в силовой цилиндр с возможностью скольжения и соединенный с коленчатым валом, так что силовой поршень совершает возвратно-поступательное движение во время рабочего такта и такта выпуска при одном обороте коленчатого вала;
поршень сжатия, введенный в цилиндр сжатия с возможностью скольжения и соединенный с коленчатым валом, так что поршень сжатия совершает возвратно-поступательное движение во время такта впуска и такта сжатия при одном обороте коленчатого вала;
воздушный резервуар, включенный между цилиндром сжатия и силовым цилиндром и избирательно действующий для приема сжатого воздуха из цилиндра сжатия и для подачи сжатого воздуха в силовой цилиндр для использования в передаче мощности на коленчатый вал при работе двигателя; и
клапаны для управления потоком газа, поступающим в цилиндр сжатия и силовой цилиндр и в воздушный резервуар и выходящим из них, причем
силовой цилиндр избирательно действует так, чтобы устанавливать силовой поршень в следующие режимы:
рабочий режим, в котором сжатый воздух из воздушного резервуара или цилиндра сжатия поступает вместе с топливом или без него в силовой цилиндр; и
холостой режим, в котором сжатый воздух из воздушного резервуара или цилиндра сжатия не поступает в силовой цилиндр.
27. Двигатель по п.26, в котором цилиндр сжатия избирательно действует так, чтобы устанавливать поршень сжатия в следующие режимы:
режим сжатия, в котором сжатый воздух поступает в воздушный резервуар или силовой цилиндр из цилиндра сжатия; и
холостой режим, в котором сжатый воздух из воздушного резервуара или цилиндра сжатия не поступает в силовой цилиндр.
28. Двигатель по п.26, который дополнительно содержит
механизм регулирования, действующий так, чтобы выбирать любой один из по меньшей мере двух следующих режимов работы двигателя:
режим двигателя внутреннего сгорания, в котором по меньшей мере часть сжатого воздуха из цилиндра сжатия поступает вместе с топливом в силовой цилиндр;
режим воздушного компрессора, в котором сжатый воздух из цилиндра сжатия поступает в воздушный резервуар, а сжатый воздух из воздушного резервуара не поступает в силовой цилиндр;
режим выработки мощности предварительно сжатого воздуха, в котором сжатый воздух из воздушного резервуара поступает вместе с топливом или без него в силовой цилиндр, а сжатый воздух из цилиндра сжатия не поступает в воздушный резервуар.
29. Двигатель по п.28, в котором механизм регулирования содержит
выпускной клапан управления резервуара, введенный между воздушным резервуаром и силовым цилиндром и действующий для управления потоком сжатого воздуха из воздушного резервуара в силовой цилиндр;
впускной клапан управления, расположенный во впускном канале цилиндра сжатия и действующий для управления всасыванием воздуха в цилиндр сжатия.
30. Двигатель по п.29, в котором механизм регулирования дополнительно содержит блок управления, предназначенный для избирательного и независимого управления выпускным регулирующим клапаном резервуара и впускными регулирующими клапанами.
31. Двигатель по п.28, сконфигурированный так, что при работе в режиме выработки мощности предварительно сжатого воздуха топливо перемешивают со сжатым воздухом, поступившим в силовой цилиндр в начале рабочего такта, причем смесь воспламеняется, сгорает и расширяется в указанном рабочем такте силового поршня, передавая мощность на коленчатый вал, а продукты горения выпускают в следующем такте выпуска.
32. Двигатель по п.28, сконфигурированный так, что при работе в режиме выработки мощности предварительно сжатого воздуха сжатый воздух, поступивший в силовой цилиндр, расширяется без добавки топлива или начала горения.
33. Двигатель по п.26, который дополнительно содержит газовый переходный канал, соединяющий цилиндр сжатия и силовой цилиндр, причем газовый переходный канал содержит впускной клапан и выпускной клапан, образующие напорную камеру между ними, при этом указанные клапаны имеют независимое управление.
34. Двигатель по п.33, в котором воздушный резервуар соединен с газовым переходным каналом при помощи регулирующего клапана резервуара.
35. Воздушный гибридный двигатель с расщепленным циклом, который содержит
коленчатый вал, выполненный с возможностью вращения относительно своей оси;
силовой поршень, введенный в силовой цилиндр с возможностью скольжения и соединенный с коленчатым валом, так что силовой поршень совершает возвратно-поступательное движение во время рабочего такта и такта выпуска при одном обороте коленчатого вала;
поршень сжатия, введенный в цилиндр сжатия с возможностью скольжения и соединенный с коленчатым валом, так что поршень сжатия совершает возвратно-поступательное движение во время такта впуска и такта сжатия при одном обороте коленчатого вала;
воздушный резервуар, введенный между цилиндром сжатия и силовым цилиндром и избирательно действующий так, чтобы получать сжатый воздух из цилиндра сжатия и подавать сжатый воздух в силовой цилиндр, для использования в передаче мощности на коленчатый вал во время работы двигателя; и
клапаны, избирательно управляющие потоком газа, поступающим в цилиндр сжатия и силовой цилиндр и в воздушный резервуар и выходящим из них, так что двигатель выполнен с возможностью работы в режиме выработки мощности предварительно сжатого воздуха (РАР), причем в РАР режиме
силовой цилиндр получает сжатый воздух из резервуара в начале рабочего такта силового поршня, который перемешан с топливом во время этого же рабочего такта, причем топливо воспламеняется, сгорает и расширяется во время этого же рабочего такта, передавая мощность на коленчатый вал.
36. Двигатель по п.35, в котором в РАР режиме сжатый воздух из цилиндра сжатия не поступает в воздушный резервуар.
37. Двигатель по п.35, в котором в РАР режиме топливо воспламеняется в диапазоне от 5 до 40° угла поворота коленчатого вала, после того, как силовой поршень дошел до своего положения верхней мертвой точки.
38. Двигатель по п.37, в котором в РАР режиме топливо воспламеняется в диапазоне от 10 до 30° угла поворота коленчатого вала после того, как силовой поршень дошел до своего положения верхней мертвой точки.
39. Двигатель по п.35, в котором воздушный резервуар содержит газовый канал, размер которого позволяет получать и накапливать сжатый воздух из множества тактов сжатия, причем газовый канал соединяет цилиндр сжатия и силовой цилиндр, при этом газовый канал содержит впускной клапан и выпускной клапан, образующие напорную камеру между ними.
40. Двигатель по п.35, который содержит газовый канал, соединяющий цилиндр сжатия и силовой цилиндр, причем газовый канал содержит впускной клапан и выпускной клапан, образующие напорную камеру между ними;
при этом воздушный резервуар соединен при помощи канала резервуара с напорной камерой в местоположении между впускным клапаном и выпускным клапаном.
41. Двигатель по п.40, который содержит регулирующий клапан резервуара в канале резервуара.
42. Двигатель по п.41, в котором воздушный резервуар представляет собой накопитель, позволяющий поддерживать в нем относительно постоянное давление в заранее установленном диапазоне давлений.
43. Двигатель по п.40, который содержит множество пар цилиндр сжатия - силовой цилиндр, соединенных при помощи газовых каналов, имеющих напорные камеры, причем все напорные камеры соединены с общим воздушным резервуаром.