CZ20004456A3 - Způsob chodu motoru se vstřikováním přidaného stlačeného vzduchu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob se týká chodu motoru se sací a kompresní komorou (1) a/nebo s expanzní a odváděči komorou (4), které jsou vymezeny obíhajícími písty spolu se samostatnou a sdruženou spalovací komorou (2), přičemž všechny tři komory jsou odděleny. Motor je opatřen zařízením pro řízení oběhu pístu, které zastaví píst (15) v jeho horní úvrati a v této poloze oddělí spalovací komoru (2) od expanzní a odváděči komory (4). Motor je rovněž opatřen zásobníkem (23) vysokotlakého vzduchu, zařízením pro zachycení okolní tepelné energie a zařízením pro přídavné ohřívání a může pracovat v režimu vzduch-přidaný stlačený vzduch, nebo v alternativním režimu s dvěma druhy energie, buď s běžným palivem s vnitřním nebo vnějším spalováním, nebo se vstřikováním stanoveného množství přidaného stlačeného vzduchu. Podle provozního užití může tedy motor pracovat třemi způsoby.

Description

-Zařízení-aZpůsob chodu motoru se vstřikováním přidaného stlačeného vzduchu a. ja-y t č&tW

Oblast techniky

Vynález se týká pozemních vozidel a zejména vozidel, která jsou opatřena motorem pro vstřikování přidaného stlačeného vzduchu z vysokotlakého zásobníku. Vynález navrhuje zařízení a způsob chodu motoru se vstřikováním přidaného stlačeného vzduchu, který pracuje s využitím jednoho nebo dvou druhů energie nebo třemi způsoby napájení.

Dosavadní stav techniky

Ve francouzských dokumentech 2319769 a 2416344 jsou popsány motory s vnitřním cyklickým spalováním, které jsou opatřeny samostatnou spalovací komorou a oddělenou kompresní a expanzní komorou. Oproti běžným motorům lze takové motory v některých funkcích dále vylepšovat, ále problémem je velmi krátká doba převádění a spalování prapracovního média, což snižuje požadovaný výkon motoru.

Autor zveřejněné přihlášky WO 97/39232 popisuje motor s vnitřním cyklickým spalováním, který je opatřen samostatnou spalovací komorou konstantního objemu. Sací a kompresní komora, spalovací komora a expanzní a odváděči komora jsou u tohoto motoru tři oddělené a zcela samostatné součásti. Aby došlo k prodloužení doby spalování je cyklus saní a komprese v předstihu před cyklem expanze a odvádění. Jednou z hlavních výhod tohoto způsobu oproti běžným motorům je prodloužení doby spalování směsi ve skutečně konstantním objemu.

Naopak nevýhodou u tohoto typu motoru je náběh tlaku do expanzní komory při převádění plynů mezi spalovací a expanzní komorou.

K odstranění tohoto problému je ve francouzském dokumentu 9713313 navržen způzpů řízení oběhu pístu motoru nebo kompresoru, který se vyznačuje tím, že píst se ve své horní úvrati zastaví a po určitou dobu zůstane stát (v určité větší úhlové výseči jeho oběhu) a tím se docílí, aby za konstantního objemu proběhly cykly :

- zapálení a spalování u běžných motorů,

- vstřikování paliva u vznětových motorů,

- převedení stlačeného plynu a/nebo vzduchu u motorů se samostatnou spalovací a/nebo expanzní komorou,

- dokončení odvádění plynů a zahájení přívodu média u všech motorů a kompresorů.

Zastavení pístu a jeho přidržení v horní úvrati může být provedeno různou technikou, kterou mají odborníci k dispozici, např. pomocí vaček, pastorků...ap. Zastavení pístu je však nejvhodněji řízeno zařízením uspořádaným z přítlačné páky ovládané ojnicí klikového ústrojí. Přítlačnou pákou se v tomto případě rozumí systém dvou kloubových ramen, přičemž konec jednoho ramena je uchycen v pevné nebo otočné ose a konec druhého ramena je posuvný v ose. Jestliže se obě kloubově spojená ramena nachází ve společné ose, pak síla působící přibližně kolmo na osu obou ramen způsobí posuv volného konce. Tento volný konec může být připojen k pístu a ovládat jeho oběh. Píst se nachází v horní úvrati tehdy, jestliže obě kloubově spojená ramena jsou vyrovnána ve společné ose (v úhlu přibližně 180°).

Klikový hřídel je s vodící ojnicí spojen v ose kloubového spojení obou ramen. Poloha těchto součástí v prostoru a jejich rozměry umožňují upravit kinematické vlastnosti celé soupravy. Poloha osy pevného konce určuje úhel mezi osou posuvu pístu a osou obou ramen vyrovnaných ve společné ose. Poloha klikového hřídele určuje úhel mezi vodící ojnicí a osou obou ramen vyrovnaných ve společné ose. Změnou úhlových hodnot a délky ojnice a ramen lze určit úhel pootočení klikového hřídele při kterém se píst zastaví v horní úvrati. Tím se také určí doba zastavení pístu.

U tohoto typu motoru probíhá převádění plynů ze spalovací do expanzní komory při vysokých teplotách a provedení systémů otevření a uzavření je při takových teplotách složitější.

Podstata vynálezu

Vynález řeší jiným způsobem převodu tlaku ze spalovací do expanzní komory. Motor je podle vynálezu uspořádán z oddělených komor, a to ze samostatné sací a kompresní komory, expanzní a odváděči komory a spalovací a/nebo tlakové komory konstantního objemu, přičemž alespoň expanzní a odváděči komora je opatřena prostředkem pro řízení pohybu pístu, který zajistí zastavení pístu v horní úvrati. Spalovací a/nebo tlaková komora je sdružena s expanzní a odváděči komorou a je posazena bez přepážky na její horní část. Obě • ·

-3komory odděluje píst ve své horní úvrati. Cyklus sání a komprese může být vzhledem k cyklu expanze a odvádění zpožděn tak, aby píst expanzního a odváděcího válce dosáhl horní úvratě dříve než píst sacího a kompresního válce. Jakmile se píst expanzního válce zastaví v horní úvrati a částečně uzavře spalovací komoru, je oproti horní úvrati pístu sací a kompresní komory v předstihu a zůstává v horní úvrati po dobu těchto pracovních cyklů :

- otevření potrubí mezi spalovací komorou a sací a kompresní komorou,

- naplnění spalovací komory směsí vzduch-palivo, která byla stlačena pístem sací a kompresní komory při jeho oběhu k horní úvrati,

- uzavření potrubí mezi spalovací komorou a sací a kompresní komorou,

- zapálení a hoření směsi, které způsobí zvýšení tlaku, a poté, při zpětném zdvihu, vykoná vlivem zvýšeného tlaku práci. Spalování proběhne ve skutečně konstantním objemu a poté směs přímo expanduje, aniž by byla převedena do expanzní komory a při zpětného zdvihu pístu expanzní a odváděči komory vykoná poháněči práci.

Výše použitý termín „skutečně konstantní“ má vztah ke stavu techniky, ve které se běžně užívá termín „spalování za stálého objemu“, při kterém je píst klasického motoru stále v pohybu a objem tedy není ve skutečnosti nikdy konstantní.

Prodloužené spalování v kompaktní spalovací komoře je oproti spalování u běžného motoru výhodné tím, že podstatně snižuje emise motoru.

Ve zvláštním provedení vynálezu je možné umístit mezi kompresní a spalovací komoru vyrovnávací nádrž pro akumulaci stlačeného vzduchu, která zabrání čerpání vzduchu a ztrátám tlaku v důsledku uvolnění objemu při převádění média a při expanzi v průběhu plnění spalovací komory.

Způsob činnosti sací a kompresní komory může být tedy různý a nijak se tím nezmění podstata vynálezu : jestliže bude výhodnější použít v běžné praxi pístový kompresor, lze použít jakýkoliv druh produkce stlačeného vzduchu - jednostupňový nebo vícestupňový kompresor, rotační kompresor s lopatkami nebo hnacím ústrojím (Roots, Lyshom) nebo turbokompresor poháněný výfukovými plyny; v některých případech je možné použít stlačený vzduch v tlakových lahvích (nebo v jiném zásobníku), který bude vstřikován do spalovací komory, nebo stlačený vzduch rozváděný v síti (pro stacionární motory v továrnách se zařízením pro rozvádění stlačeného vzduchu).

-4Pro zajištění co nejlepšího hoření má sdružená spalovací komora přednostně kulovitý tvar, je hladká, bez nerovností a je tepelně izolována keramickým nebo jiným tepelným izolátorem, aby její stěny nepropouštěly teplo a zachovaly si vysokou teplotu. Tímto uspořádáním nebude docházet na stěnách komory k utlumení plamene a zabrání se produkci nespálených uhlovodíků ve výfukových plynech. Tím se podstatně sníží emise motoru.

Uspořádání motoru podle vynálezu umožňuje používat homogenní směs vzduchpalivo a směs se může tvořit v karburátoru před sáním a kompresí. Může být také použito přímé vstřikování (elektronické nebo mechanické) směsi do spalovací komory, což nijak nezmění podstatu vynálezu.

Způsob chodu motoru podle vynálezu umožňuje rovněž použít heterogenní směsi pro samovznícení jako u dieselových motorů. V tomto případě nebude do spalovací komory ústit zapalovací svíčka, nýbrž palivová tryska napájená palivem ze vstřikovacího čerpadla, a motor bude vybaven příslušným zařízením pro vznětové motory.

Vynález může být využit pro alternativní provoz motoru s dvěma způsoby napájení. Autor přihlášky WO 96/27737 popisuje způsob provozu motoru s vnitřní samostatnou spalovací komorou, který pracuje v alternativním režimu s využitím dvou druhů energie. Při provozu na silnicích je motor plněn běžným palivem, benzínem nebo naftou (režim vzduch palivo), a ve městských a příměstských aglomeracích a při malých rychlostech se vstřikováním přidaného stlačeného vzduchu (nebo jiného neznečišťujícího plynu) do spalovací komory s vyloučením jakéhokoli jiného paliva (režim vzduchový, tj. s přidáváním stlačeného vzduchu).

Vynález přejímá tento alternativní způsob chodu motoru s využitím dvou druhů energie. V režimu vzduch-palivo je směs vzduchu a paliva nasávána a stlačena v samostatné sací a kompresní komoře. Poté je směs stále pod tlakem odvedena do spalovací komory, která je sdružena s expanzní a odváděči komorou. Když píst expanzní a odváděči komory stojí v horní úvrátí, spalovací komora má konstantní objem a směs se zapálí a zvyšuje svoji teplotu a tlak. Směs se spaluje po celou dobu zastávky pístu v horní úvrati a expanze probíhá přímo, a tedy bez převedení expandovaných plynů do expanzní a odváděči komory. Expandované plyny jsou poté výfukovým potrubím odvedeny do atmosféry.

Při nižším výkonu v režimu vzduch-přidaný stlačený vzduch není v činnosti palivová tryska : když je píst expanzní a odváděči komory v horní úvrati, spalovací komora má konstantní objem a po jejím naplnění stlačeným vzduchem bez paliva se do ní přivede určené

množství přidaného stlačeného vzduchu, který přichází z vnějšího zásobníku, kde je uskladněn pod vysokým tlakem, např. 200 barů, a při teplotě vnějšího prostředí. Stanovené množství stlačeného vzduchu o teplotě okolního prostředí se při kontaktu se zahřátým vzduchem ve spalovací komoře, která je v tomto případě expanzní komorou, ohřeje, rozpíná se a smísením obou vzduchových hmot se zvýší tlak v komoře, který při expanzi vykoná poháněči práci.

Vynález se rovněž týká chodu motoru poháněného jedním druhem energie, tedy motoru pracujícího v režimu vzduch-přidaný stlačený vzduch. V přihlášce WO 97/4884 autor popisuje uspořádání a instalaci tohoto typu motoru v dopravních prostředcích veřejných služeb, např. v městských autobusech.

Motor, který pracuje se dvěma druhy energie (vzduch-benzín nebo vzduch-stlačený přidaný vzduch) může být podle potřeby přeměněn pro jeho výhodnější použití např. ve městě, a to u všech automobilů a zejména u městských autobusů a vozidel komunálních služeb (taxi, odvoz odpadků). K tomu postačí vyjmutí všech součástek pro provoz na běžné palivo (nádrž, palivový obvod, trysku apod.).

Jiným znakem vynálezu je způsob chodu motoru s jedním druhem energie, a to se vstřikováním stlačeného přidaného vzduchu do spalovací komory, která se tím stává expanzní komorou. Vzduch nasávaný motorem může být filtrován a čištěn jedním nebo několika filtry s aktivním uhlím, případně mechanicky, chemicky, molekulovým sítkem apod. Filtrováním nasávaného vzduchu nedochází při provozu motoru ke znečištění vnějšího prostředí. V textu je pojem „vzduch“ ekvivalentní pojmu Jakýkoli neznečišťující plyn“.

V případě motoru se vstřikováním přidaného stlačeného vzduchu navrhuje vynález jiný způsob jeho chodu, který využívá zařízení pro řízení oběhu pístu a pro jeho zastavení v horní úvrati. Sací a kompresní válec je odstaven z činnosti - buď pomocí spojky, nebo je zablokována jeho funkce uzavřením nebo otevřením ventilů, případně jeho odstraněním v případě, kdy je motor má pracovat výhradně v režimu s přidaným stlačeným vzduchem. Expanzní a odváděči válec tohoto motoru je opatřen výfukovým otvorem a sdruženou samostatnou expanzní komorou. Při zdvihu pístu expanzní a odváděči komory vzhůru, v průběhu cyklu odvádění, je výfukový otvor uzavřen tak, aby část expandovaných plynů byla znovu stlačena a zvýšila se teplota a tlak v expanzní komoře, do které je v průběhu zastávky pístu v horní úvrati vstříknuto z vnějšího zásobníku stanovené množství stlačeného přidaného vzduchu. Tím se zvýší komoře tlak, který tlačí píst k dolní úvrati.

Expanze (tedy pracovní zdvih) u tohoto motoru probíhá při každé otáčce klikového hřídele v cyklu, který je sice podstatně odlišný, ale lze jej porovnat s cyklem u motoru dvoudobého typu s tím, že expanze probíhá při každé hnací otáčce.

Způsob chodu motoru podle vynálezu přednostně obsahuje systém zachycení okolní tepelné energie, který je popsán v přihlášce FR 9700851. Vzduch uskladněný ve vysokotlakém zásobníku pod tlakem např. 200 barů a při teplotě okolního prostředí, např. 20°C, expanduje před jeho finálním užitím, např. 30 barů, v zařízení s proměnlivým objemem, např. ve válci s pístem, a vykonává práci, která může být zachycena a využita všemi známými mechanickými, elektrickými, hydraulickými nebo jinými prostředky. V důsledku expanze konající práci se vzduch stlačený na hodnotu blízkou pracovnímu tlaku ochladí na velmi nízkou teplotu, např. na minus 100°C. Velmi studený stlačený vzduch expandovaný na použitelnou míru se poté odvádí do tepelného výměníku se vzduchem okolního prostředí, kde se v kontaktu s teplotou okolního vzduchu znovu ohřeje na teplotu blízkou okolnímu prostředí a zachycením tepelné energie z atmosféry se zvýší jeho tlak a/nebo objem.

Způsob chodu motoru podle vynálezu výhodně využívá systém a způsob tepelného ohřevu vzduchu, který je popsán v přihlášce FR 9800877. Autor zde navrhuje řešení, které umožňuje navýšení použitelné energie. Způsob se vyznačuje tím, že stlačený vzduch je z vysokotlakého zásobníku před vstupem do spalovací a/nebo tlakové komory veden buď přímo, nebo po průchodu tepelným výměníkem vzduch-vzduch, do tepelného ohřívače, ve kterém se navýší jeho tlak a/nebo objem, a tím se zvýší jeho výkon využitelný pro práci motoru.

Použití tepelného ohřívače je výhodné, neboť poskytuje možnost vytvořit čisté a stálé hoření, jehož produkty mohou být katalýzou nebo jinými známými prostředky zbaveny nečistot.

Vynález také navrhuje jiný způsob chodu motoru, který umožňuje využití dvou druhů energie a tedy provoz v režimu vzduch-přidaný stlačený vzduch v městském provozu a vzduch-běžné palivo na silnicích mimo město. U tohoto typu motoru je odstraněna sací a kompresní komora. Cyklus otevření a uzavření výfukového ventilu, který se otevírá při každé hnací otáčce při chodu pístu vzhůru, se mění při chodu motoru tak, že se otevírá při zdvihu vzhůru pístu při každé druhé otáčce. Pro obojí použití je motor vybaven přívodem vzduchu a paliva, benzínu, nafty nebo jiného paliva, kterým se přivádí zápalná směs nasávaná při zpětném zdvihu pístu a poté je stlačena v expanzní komoře, která se tímto stává spalovací • 9 9 9 9

99999

-7komorou. V této komoře je pak směs zapálena, při expanzi koná práci tlakem na píst a poté odchází výfukovým potrubím stejně jako v případě čtyřdobého motoru.

Vynález dále navrhuje tři způsoby chodu motoru využitím dvou druhů energie. Motor je poháněn buď stlačeným vzduchem bez předehřátí, např. v městském provozu, a pracuje prakticky s nulovými emisemi, nebo stlačeným vzduchem zahřátým ve vnějším tepelném ohřívači, který je napájen běžným palivem, a to např. při provozu v příměstských aglomeracích a s nepatrnými emisemi, nebo při provozu mimo obce v režimu s vnitřním spalováním a s přívodem vzduchu a benzínu (nebo jiného paliva), kterým se přivádí zápalná směs nasáváním při zpětném zdvihu pístu, poté je stlačena v expanzní komoře, která je v tomto případě spalovací komorou. V této komoře je pak směs zapálena, expanduje a koná práci a poté odchází výfukovým potrubím stejně jako v případě čtyřdobého motoru.

Všechny tři výše popsané způsoby chodu motoru, tj. provoz na vzduch-přidaný stlačený vzduch, vzduch-přidaný stlačený vzduch zahřátý v ohřívači a vzduch-palivo, mohou být použity odděleně nebo v kombinaci. Různé způsoby otevření a uzavření výfukového a přiváděcího potrubí, různá mechanika a formy přechodu z jednoho režimu na jiný, které mohou být řízeny elektronickými, elektromechanickými, mechanickými nebo jinými prostředky, různá paliva a plyny, to vše nijak nezmění podstatu vynálezu. Rovněž vstupní a výfukové ventily mohou být výhodně ovládány elektrickými, hydraulickými nebo tlakovzdušnými systémy řízenými počítači v závislosti na potřebných parametrech.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže objasněn jeho popisem s odkazem na výkres, na kterém znázorňuje :

obr. 1 - schématicky a v příčném průřezu provedení motoru podle vynálezu, ve kterém expanzní a odváděči komora je ovládána systémem řízení oběhu pístu a je sdružena se spalovací komorou obr. 2 - tentýž motor po naplnění spalovací komory směsí vzduch-palivo a v okamžiku zapálení obr. 3 - tentýž motor na počátku expanze obr. 4 - tentýž motor při výfukovém a kompresním zdvihu

-8obr. 5 - schématicky a v příčném pohledu jiný způsob chodu motoru, při kterém je vyrovnávací nádrž pro akumulaci stlačeného vzduchu vložena mezi kompresor a spalovací komoru a stlačená směs vzduch-palivo se přivádí do spalovací komory obr. 6 - tentýž motor v okamžiku zapálení směsi obr. 7 - tentýž motor při expanzi obr. 8 - tentýž motor v závěru odvádění plynů obr. 9 - schématicky a v příčném průřezu motor podle vynálezu opatřený zařízením pro vstřikování přidaného vzduchu pro alternativní chod s využitím dvou druhů energie obr. 10 - tentýž motor s pístem v dolní úvrati na počátku odvádění plynů obr. 11 - schématicky a v příčném průřezu motor podle vynálezu poháněný stlačeným vzduchem a s pístem v horní úvrati obr. 12 - tentýž motor při výfukovém zdvihu obr. 13 - tentýž motor při kompresním zdvihu obr. 14 - v příčném pohledu tentýž motor opatřený zařízením pro zachycení okolní tepelné energie a stálóžámým zařízením pro ohřev vzduchu obr. 15 - v příčném řezu motor podle vynálezu využívající dva druhy energie s vnitřním spalováním při sacím zdvihu obr. 16 - tentýž motor v okamžiku zapálení obr. 17 - tentýž motor v průběhu expanze obr. 18 - tentýž motor při výfukovém zdvihu obr. 19 - schématicky a v podélném řezu motor podle vynálezu opatřený prostředky pro provoz třemi způsoby a dvěma druhy energie.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 až 4 je znázorněn způsob provedení motoru podle vynálezu, ve kterém obě komory, tj. sací a kompresní komora a expanzní a odváděči komora, jsou ovládány ojnicí a pístem obíhajícím ve válci. Na příčném průřezu je znázorněna kompresní komora i a spalovací komora konstantního objemu 2, do které ústí zapalovací svíčka 3. Spalovací komora je sdružena s expanzní komorou 4. Kompresní komora 1 je spojena se spalovací komorou 2 potrubím 5, jehož otevření a uzavření je ovládáno klapkou 6. Spalovací komora 2 je sdružena s expanzní komorou 4 a navazuje na ní v její horní části.

0 0	•		9 9	9		9 9	9
9 9 9		• 0	9	9 9	9	9	9 0
9 9	•	9 9 9	9	9	9 9	9	0
9		9 9	9	9	9	9	9
99 9 9 9	•		9 9	999		9 9	99 9

Kompresní komora je napájena stlačeným vzduchem z pístového kompresoru : píst 9 obíhající ve válci 10 je ovládán ojnicí 11 a klikovým hřídelem 12. Směs vzduchu a paliva je přiváděna přiváděcím potrubím 13, jehož otevření je ovládáno vstupním ventilem 14.

V expanzní komoře se usměrňuje činnost soupravy pístového motoru, který je opatřen zařízením pro řízení oběhu, ve kterém píst 15 (znázorněn v horní úvrati) obíhá ve válci 16 a je veden přítlačnou pákou. Volný konec pístu 15 je ve své ose 15A připojen k přítlačné páce, kterou tvoří rameno 17 kloubově spojené ve společné ose 17A s ramenem 17B uloženým výkyvné v pevné ose 17C. Ke společné ose 17A obou ramen 17 a 17B je připojena vodící ojnice 17D, která je spojená s čepem 18A klikového hřídele 18 otáčejícím se v ose 18B. Při otáčení klikového hřídele vykonává vodící ojnice 17D tlak na společnou osou 17A obou ramen 17 a 17B přítlačné páky a tím posouvá pístem 15 v ose válce 16 a přenáší zpět na klikový hřídel 18 síly působící na píst 15 při pracovním zdvihu, přičemž je uvádí do otáčivého pohybu. Pevná osa 17C je umístěna stranou od osy oběhu pístu 15 a určuje úhel A mezi osou pohybu pístu a společnou osou X'X obou ramen 17 a 17B vyrovnaných v téže ose. Klikový hřídel je umístěn stranou od osy válce a/nebo přítlačné páky a jeho poloha určuje úhel B mezi vodící ojnicí 17D a společnou osou XX obou ramen 17 a 17B vyrovnaných v téže ose. Změnami úhlů A a B a délek vodících ojnic a ramen lze upravit charakteristiky kinematiky souboru tak, aby vznikla asymetrická křivka oběhu pístu a mohl být stanoven úhel otáčky klikového hřídele, při které píst 15 zůstane stát v homí úvrati. Spálené plyny odcházejí výfukovým potrubím 19, jehož otevření je ovládáno výfukovým ventilem 20.

Klikový hřídel 18 pohání kompresor prostřednictvím spojovacího prostředku 21. Hřídel jej pohání stejnou rychlostí s úhlovým posunem horních úvrati pístu expanzní komory a pístu kompresoru. Píst kompresoru je zpožděn o úhel pootočení, který je určen s ohledem na potřebnou dobu spalování. Kompresor může být nasazen na tento klikový hřídel, kde úhlové posunutí klikových čepů umožní provést posunutí horních úvrati. Tímto uspořádáním nedojde ke změně podstaty vynálezu, které je zde znázorněno se spojovacím prostředkem 21 pro zjednodušení výkresu.

Píst 9 kompresoru na obr. 1 se blíží k homí úvrati, klapka 6 se otevírá a do spalovací komory 2 konstantního objemu přichází směs vzduchu a paliva. Píst 15 expanzní komory 4 je v homí úvrati a zůstává zde v určitém úseku otáčení motoru, např. 110°.

Při pokračujícím otáčení ve směru hodinových ručiček (obr. 2) dosáhne píst 9 homí úvratě a zahájí zpětný zdvih; klapka 6 uzavře potrubí 5, vstupní ventil 14 se otevře a umožní • ···

- 10přísun nové směsi vzduch-palivo do kompresoru (vstup média). Po uzavření klapky 6 se aktivuje svíčka 3 a proběhne spalování směsi vzduch-palivo ve spalovací komoře 2 sdružené s expanzním a odváděcím válcem. Spalování probíhá v konstantním objemu, neboť píst 15 expanzní komory zůstává po dobu spalování stát v horní úvrati.

Klikové hřídele 12 a 18 znázorněné na obr. 3 se dále pootočily o 100°, píst 15 expanzní komory zahájil zpětný zdvih a stlačené plyny ve sdružené spalovací komoře 2 expandují do expanzní komory 4, přičemž tlačí píst 15 a dochází k pracovnímu zdvihu. Píst 9 kompresoru v tomto okamžiku ukončil přívod nové zápalné směsi a vstupní ventil 14 se uzavřel.

Expanze bude probíhat přibližně po dobu pootočení klikového hřídel o 180° (obr. 4). Výfukový ventil 20 se otevře a píst 15 vytlačí uvolněné a spálené plyny do výfukového potrubí 19, zatímco píst 9 kompresoru stlačuje v kompresní komoře 1 směs vzduch-palivo. Poté se otevře klapka 6 umožňující průchod této nové směsi do komory 2 konstantního objemu. Tím znovu začíná pracovní cyklus (obr. 1).

Z uvedeného je zřejmé, že každé otáčce klikového hřídele (hnací, kompresní) odpovídá jedna expanze (nebo pracovní zdvih) a že volba posunutí mezi horní úvrati pístu 9 kompresoru a horní úvrati pístu 15 expanzní komory, jakožto i doba zastavení pístu 15 v horní úvrati jsou určující pro dobu spalování směsi ve spalovací komoře 2 konstantního objemu.

Objem pro expanzi vytvořený pístem 15 může být větší než objem vytvořený pístem 9 kompresoru. Tento rozdíl bude stanoven v závislosti na rozdílech polytropických křivek komprese a expanze s cílem dosáhnout v závěru expanze co možná nejslabšího tlaku při potřebném výkonu a také minimálně hlučné emise.

Na obr. 5 až 8 je schématicky a v příčném průřezu znázorněno jiné provedení motoru, ve kterém je mezi kompresor a spalovací komoru 2 konstantního objemu zařazena vyrovnávací nádrž 22 stlačeného vzduchu, do kterého přichází potrubím 22A vzduch stlačený jakýmkoli odpovídajícím prostředkem. Vyrovnávací nádrž udržuje konstantní tlak vzduchu a zabrání účinkům čerpání a ztrátám tlaku v důsledku uvolnění objemu při převádění média a při expanzi v průběhu plnění spalovací komory 2. Vyrovnávací nádrž 22 je se spalovací komorou 2 sdruženou s expanzní a odváděči komorou spojena potrubím 5, jehož otevření a uzavření je ovládáno klapkou 6. Do potrubí 5 ústí palivová tryska 24 tak, aby k vytvoření směsi vzduch-palivo došlo před jejím vstupem do spalovací komory 2. V potrubí 5 je ještě umístěna klapka 25 upravující množství přiváděné směsi (akcelerátor).

Na obr. 5 je znázorněn motor, ve kterém je klapka 6 otevřená a stlačený vzduch smíchaný s palivem, které je vstřikováno tryskou 24, přichází potrubím 5 do spalovací komory 2 konstantního objemu. Píst 15 expanzní komory je horní úvrati, když při svém zdvihu vzhůru vytlačil výfukovým potrubím 19 (výfukový ventil 20 byl otevřen) spálené a uvolněné plyny předcházejícího pracovního cyklu do atmosféry.

Po naplněná sdružené spalovací komory 2 (obr. 6) a uzavření klapky 6, zůstane spalovací komora separovaná. Poté se aktivuje zapalovací svíčka 3 a probíhá spalovaní směsi. Píst 15 expanzní komory stojí v horní úvrati a spalování ve spalovací komoře probíhá při konstantním objemu.

Klikový hřídel 18 se dále otáčí (obr. 7), píst 15 expanzní komory zahajuje zpětný zdvih a plyny stlačené ve sdružené spalovací komoře 2 expandují do expanzní komory 4, tlačí píst Γ5 a dochází k pracovnímu zdvihu.

Expanze probíhá přibližně po dobu pootočení klikového hřídele 18 o 180° až do dosažení dolní úvratě. Poté se otevře výfukový ventil 20 a píst 15 při zpětném zdvihu (obr. 8) vytlačuje uvolněné a spálené plyny do výfukového potrubí 19, klapka 6 se otevře a umožní přísun nové směsi vzduch-palivo do komory 2 konstantního objemu. Tím znovu začíná pracovní cyklus (obr. 5).

Princip chodu motoru při zařazení vyrovnávací nádrže zůstává stejný, avšak vzduchový kompresor je v tomto případě zcela samostatný, není třeba nastavit jeho úhel vzhledem k hnacímu hřídeli 18 a je možné volit jiný typ kompresoru, např. rotační. Čím větší bude objem vyrovnávací nádrže, tím menší budou účinky čerpání a ztráty tlaku.

Na obr. 9 a 10 je znázorněn motor podle vynálezu, který je pro alternativní provoz s využitím dvou druhů energie opatřen tryskou přidaného vzduchu 24A a zásobníkem 23 vysokotlakého vzduchu. Takto uspořádaný motor umožňuje provoz bez škodlivých emisí v městském prostředí, neboť v tomto prostředí se kjeho pohonu nepoužije běžné palivo, ale přidaný stlačený vzduch vstřikovaný ve stanoveném množství do spalovací komory 2 (která se v tomto případě stává expanzní komorou), kde způsobí zvýšení tlaku. Sdružená spalovací komora 2 je napájena stlačeným vzduchem z vyrovnávací nádrže 22 stlačeného vzduchu, do které přichází potrubím 22A vzduch stlačený příslušným prostředkem. Ve vyrovnávací nádrži se udržuje konstantní tlak vzduchu a tím se zabráním účinkům čerpání a ztrátám tlaku v důsledku uvolnění objemu při převádění vzduchu a při expanzi v průběhu plnění spalovací komory 2. Vyrovnávací nádrž 22 je se spalovací komorou 2 sdruženou s expanzní a odváděči ··

-12komorou 4 spojena potrubím 5, jehož otevření a uzavření je ovládáno klapkou 6. Do potrubí 5 ústí palivová tryska 24 tak, aby k vytvoření směsi vzduch-palivo došlo před jejím vstupem do spalovací komory 2. V potrubí 5 je umístěna ještě klapka 25 upravující množství přiváděné směsi (akcelerátor).

Motor na obr. 9 a 10 je rovněž opatřen zařízením pro řízení oběhu pístu, ve kterém píst 15 obíhající ve válci 16 je ovládán přítlačnou pákou, jejíž funkce a popis je uveden na obr. 5 až 8.

V případě, kdy postačí nižší výkon motoru, odstaví se z činnosti palivová tryska 24 a jakmile je píst expanzního válce 16 v horní úvrati (obr. 9), je aktivována pouze tryska 24A přidaného vzduchu, která do komory vstříkne stanovené množství stlačeného přidaného vzduchu přicházejícího z vysokotlakého zásobníku 23. Aby snadno pronikl do komory má přidaný stlačený vzduch o málo větší tlak než je tlak ve spalovací komoře 2. Přidaný vzduch se při kontaktu se stlačeným vzduchem v komoře ohřeje a smíchání obou vzduchových hmot způsobí znatelné zvýšení tlaku, který vykoná při expanzi práci. Expanze probíhá při pootočení klikového hřídele 18 přibližně 180° až do spodní úvratě pístu. Poté se otevře výfukový ventil 20 a píst 15 při zdvihu vzhůru až do horní úvratě tlačí uvolněné plyny do výfukového potrubí

19.

Na obr. 11 až 13 je znázorněn schématicky a v příčném průřezu motor podle vynálezu uzpůsobený pro pohon stlačeným vzduchem aje opatřen zařízením pro řízení oběhu pístu.

Píst 15 (znázorněný na obr. 11 v horní úvrati) obíhající ve válci 16 je ovládán přítlačnou pákou. Volný konec pístu 15 je v ose 15A připojen k přítlačné páce, kterou tvoří rameno 17 kloubově spojené ve společné ose 17A s ramenem 17B uloženým výkyvné v pevné ose 17C. Na společnou osu 17A obou ramen 17 a 17B je připojena vodící ojnice 17D. která je spojená s čepem 18A klikového hřídele 18 otáčejícím se v ose 18B. Vodící ojnice 17D při otáčení klikového hřídele vykonává tlak na společnou osou 17A obou ramen 17 a 17B přítlačné páky a tím posouvá pístem 15 v ose válce 16 a přenáší zpět na klikový hřídel 18 síly působící na píst Γ5 při pracovním zdvihu a uvádí jej do otáčivého pohybu. Pevná osa 17C je umístěna stranou od osy oběhu pístu 15 a určuje úhel A mezi osou pohybu pístu a společnou osou X'X obou ramen 17 a 17B, vyrovnaných v téže ose. Klikový hřídel je umístěn stranou od osy válce a/nebo přítlačné páky a jeho poloha určuje úhel B mezi vodící ojnicí 17D a společnou osou X'X obou ramen 17 a Γ7Β, vyrovnaných v téže ose. Změnami úhlů A a B a délek vodících oj nic a ramen lze upravit charakteristiky kinematiky soupravy tak, aby vznikla ·*

-13• 0 · · 0 0 0· * 0 « • 004 4 « 0 • » 0 · ··» 0 40 « « »· r »· 0 000 » 0 0 0 • · 4 0 0

0 · i • Ί* * 0 «04 asymetrická křivka oběhu pístu 15 a mohl být stanoven úhel otáčky klikového hřídele, při kterém píst 15 zůstane stát v horní úvrati. Na tuto soupravu pístu a přítlačné páky je posazena hlava 1.1, která je opatřena hrdlem výfukového potrubí 19, jehož otevření a uzavření je ovládáno výfukovým ventilem 20, a expanzní komora 2, která je tryskou 24A plněna přidaným stlačeným vzduchem (obr. 11). Při otáčení motoru se stlačený vzduch v expanzní komoře 2 rozpíná a zatlačí píst 15 až do dolní úvratě. Výfukový ventil 20 zůstane po celou tuto dobu uzavřený. Po dosažení dolní úvratě se výfukový ventil 20 otevře a píst 15 při zdvihu vzhůru (obr. 12) vytlačuje výfukovým potrubím 19 část stlačeného uvolněného vzduchu z předcházejícího cyklu do atmosféry. Při zdvihu pístu 15 vzhůru se v určeném okamžiku, např. v polovině jeho dráhy, výfukový ventil uzavře a píst stlačuje zbytek plynu, který zůstal ve válci. Tím se v expanzní komoře 14 zvýší tlak a teplota (žárová hlava). Po zastavení pístu v horní úvrati (obr. 11) je aktivována tryska 15, která vstříkne stanovené množství přidaného stlačeného vzduchu přiváděného z vysokotlakého zásobníku 23. Tím se zvýší tlak v expanzní komoře a při expanzi dochází k pracovnímu zdvihu.

Okamžik uzavření výfukového potrubí stanoví příslušný odborník podle požadovaných parametrů týkajících se finálního tlaku a teploty v závěru komprese. Tato opatření nijak nezmění podstatu vynálezu.

Na obr. 14 je znázorněn motor podle vynálezu se systémem pro rekuperaci okolní tepelné energie a ohřívání. Motor je opatřen zařízením pro zachycení tepelné energie z okolního prostředí, ve kterém expanze vysokotlakého vzduchu přicházejícího ze zásobníku 23, probíhá v systému uspořádaném z pracovního pístu 54 a ojnice 53 spřažené přímo s hřídelem 18C, který je spojovacím prostředkem 21A spojen s hnacím hřídelem 18. Píst 54 obíhající ve válci 55 vymezuje pracovní komoru 35, do které ústí jednak vstupní potrubí 37 vysokotlakého vzduchu, jehož otevření a uzavření je řízeno elektromagnetickým šoupátkem 38, a jednak výfukové potrubí 39 spojené s tepelným výměníkem vzduch/vzduch nebo chladičem 41. Chladič je spojen potrubím 42 s vyrovnávací nádrží 43 udržující téměř konstantní tlak pro finální použití. Jakmile dosáhne pracovní píst 54 horní úvratě, elektromagnetické šoupátko 38 se otevře a poté uzavře a propustí stanovené množství vysokotlakého vzduchu, který expanduje a tlačí píst 54 do dolní úvratě, přičemž se posouvá ojnice 53, pohání hřídel 18C a prostřednictvím převodu 21A hnací hřídel 18. Při návratu pístu 54 k horní úvrati je elektromagnetické šoupátko 40 výfukového potrubí otevřeno a expandovaný, ale dostatečně

- 14·· ·· »· • * · 9 9 · * ··· · » · • · * 9 ··»· ·· 9« ♦ · · • * *· stlačený vzduch o velmi nízké teplotě odchází z pracovní komory (ve směru šipky F) do výměníku vzduch/vzduch nebo do chladiče 41. Zde se tento vzduch znovu ohřeje na teplotu blízkou teplotě okolního prostředí a tím, že převezme nezanedbatelné množství tepelné energie z atmosféry, zvětší svůj objem a poté postoupí do vyrovnávací nádrže 43.

Do potrubí 42 mezi výměníkem 41 vzduch/vzduch a vyrovnávací nádrží 43 je vložen tepelný ohřívač 56, jehož hořáky 57 významně zvýší teplotu a tedy tlak a/nebo objem stlačeného vzduchu procházejícího hadem 58 ve směru šipek F od výměníku 41 vzduch/vzduch.

Na obr. 15 až 18 je znázorněno jiné uspořádání motoru podle vynálezu pro alternativní provoz užitím dvou druhů energie. Při provozu mimo město je motor poháněn běžným palivem, jako je benzín nebo nafta (režim vzdueh-palivo), a v při nižších rychlostech, zejména v městských a příměstských aglomeracích, přidaným stlačeným vzduchem vstřikovaným do spalovací komory. Píst 15 obíhající ve válci 16 je ovládán přítlačnou pákou, jejíž funkce byla popsánasodkazemnaobr. 1.

Na soupravu, kterou tvoří píst, páka a klikové rameno je umístěna hlava 11. ve které je zabudováno hrdlo výfukového potrubí 19, jehož otevření a uzavření je ovládáno výfukovým ventilem 20, sdružená spalovací komora 2 a hrdlo přiváděeího kanálu 13 A, jehož otevření a uzavření je ovládáno vstupním ventilem 14A. Jestliže motor pracuje v režimu vzduch-přidaný stlačený vzduch, vstupní ventil 14A je uzavřen a vyřazen z činnosti a motor pracuje tak, jak je popsáno výše s odkazem na obr. 11 až 13. Po překročení určité rychlosti, např. 60 km/hod. a po přechodu na tepelný režim směsí vzdueh-palivo, je cyklus otevření a uzavření výfukového potrubí 20 řízen tak, aby se potrubí otevřelo při zpětném zdvihu pístu pouze při každé druhé hnací otáčce a přiváděči potrubí 13A se otevírá rovněž při každé druhé otáčce při zpětném zdvihu pístu 15. Změna režimu chodu motoru může nastat při zpětném zdvihu pístu 15 (obr. 15), ventil 14A se otevře a píst nasává směs vzduchu a benzínu, který je vstřikován tryskou 24. Tato směs je poté při zdvihu vzhůru pístu 15 stlačena (obr. 16) ve spalovací komoře 2, kde je po aktivaci zapalovací svíčky 3 zapálena, expanduje a tlačí píst (obr. 17) do dolní úvratě. Poté se otevře výfukový ventil 20 a spálená směs je při zdvihu vzhůru (obr. 18) výfukovým potrubím 19 odváděna do atmosféry. Jakmile píst dosáhne horní úvratě, přiváděči potrubí 13A se otevře a začíná nový cyklus (stejný jako na obr. 15). Motor pracuje v běžném čtyřdobém cyklu.

Na obr. 19 je znázorněno uspořádání motoru podle vynálezu pro tři způsoby provozu užitím dvou druhů energie. Motor pracuje při menším zatížení v režimu vzduch-přidaný stla- 15čený vzduch, nebo v režimu stlačený vzduch-přidaný stlačený vzduch ohřátý v tepelném ohřívači, přičemž oba tyto režimy probíhají v cyklu jednoho pracovního zdvihu za jednu otáčku, případně v režimu vzduch-palivo při vnitřním spalování v cyklu jednoho pracovním zdvihu každou druhou otáčku. Na obr. 19 lze spatřit všechny prvky zajišťující takový chod motoru, včetně pístu 15, který obíhá ve válci 16 a je ovládán přítlačnou pákou, jejíž funkce byla popsána s odkazem na obr. 1.

Na soupravu, kterou tvoří píst, páka a klikové rameno, je umístěna hlava 14, ve které je zabudováno hrdlo výfukového kanálu 19, jehož otevření a uzavření je ovládáno výfukovým ventilem 20, sdružená spalovací komora 2 a hrdlo přiváděcího kanálu 13 A. jehož otevření a uzavření je ovládáno vstupním ventilem 14A. Motor je opatřen zařízením pro zachycení okolní tepelné energie, ve kterém expanze vysokotlakého vzduchu přicházejícího ze zásobníku 23, probíhá v soupravě uspořádané z pracovního pístu 54 a ojnice 53 spřažené přímo s hřídelem 18G, kteiý je spojovacím prostředkem 21A spojen s hnacím hřídelem 18. Píst 54 obíhající ve válci 55 vymezuje pracovní komoru 35, do které ústí jednak vstupní potrubí 37 vysokotlakého vzduchu, jehož otevření a uzavření je řízeno elektromagnetickým šoupátkem 38, a jednak výfukové potrubí 39 spojené s tepelným výměníkem vzduch/vzduch nebo s chladičem 41. Chladič je spojen potrubím 42 s vyrovnávací nádrží 43 udržující téměř konstantní tlak vzduchu pro jeho finální použití. Jakmile za chodu zařízení dosáhne pracovní píst 54 horní úvratě, elektromagnetické šoupátko 38 se otevře a poté uzavře a propustí stanovené množství vysokotlakého vzduchu, který expanduje a tlačí píst 54 do dolní úvratě, přičemž ojnice 53 pohání hřídel 18C a prostřednictvím převodu 21A hnací hřídel 18. Při návratu pístu 54 k horní úvrati je elektromagnetické šoupátko 40 výfukového potrubí otevřeno a expandovaný, ale dostatečně stlačený vzduch o velmi nízké teplotě odchází z pracovní komory (ve směru šipky F) do výměníku vzduch/vzduch nebo do chladiče 44. Zde se tento vzduch znovu ohřeje na teplotu blížící se teplotě okolního prostředí a tím, že převezme nezanedbatelné množství tepelné energie z atmosféry, zvětší svůj objem a poté odchází do vyrovnávací nádrže 43.

Do potrubí 42A mezi výměníkem 41 vzduch/vzduch a vyrovnávací nádrží 43 je umístěn tepelný ohřívač 56 s hořáky 57, který významně zvýší teplotu a tedy tlak a/nebo objem stlačeného vzduchu procházejícího hadem 58 ve směru šipek F od výměníku 41 vzduch/vzduch.

Hlava 14 je opatřena přiváděcím potrubím 13A, jehož otevření a uzavření je Ovládáno ventilem 14 A. Jestliže je motor pracuje způsobem vzduch-přidaný stlačený vzduch, je ventil

14A vyřazen z činnosti a potrubí je uzavřeno. Motor tedy pracuje způsobem popsaným s odkazem na obr. 11 až 13. Při tomto režimu je také nejvhodnější uvést do činnosti zařízení pro zachycení okolní tepelné energie. Při dosažení určité rychlosti, např. 50 km/hod, mohou být zapáleny hořáky 57, kterými se uvede do činnosti zařízení pro ohřev vzduchu. Tím se zvýší výkon motoru a vzhledem k nepřetržité katalýze spalin jsou emise jen velmi malé. Po dosažení vyšší rychlosti, např. 70 km/hod, se vyřadí z činnosti tryska 24A přidaného stlačeného vzduchu, hořáky 57 se utlumí a přejde se na tepelný režim - vnitřní spalování směsi vzduch-palivo. Cyklus otevírání a uzavírání výfukového ventilu 20 je upraven tak, aby se ventil otevíral při zdvihu pístu vzhůru při každé druhé otáčce a ventil přívodu 13A ie řízen tak, aby se rovněž otevíral při každé druhé otáčce v průběhu zpětného zdvihu pístu 15. Motor tak změní pracovní cyklus, když při zpětném zdvihu pístu 15 (obr. 15) se otevře ventil přívodu 13A a píst nasává směs vzduch-benzín, směs je při chodu pístu 15 vzhůru stlačena (obr. 16) ve spalovací komoře 2, kde se po aktivaci zapalovací svíčky 3 zapálí, při expanzi tlačí píst 15 (obr, 17) do dolní úvratě, poté se otevře výfukový ventil 20 a směs je při zpětném zdvihu pístu j_5 výfukovým potrubím 19 odváděna do atmosféry. Vstupní ventil se otevře a je zahájen nový cyklus (stejně jako na obr. 15). Motor pracuje v běžném čtyřdobém cyklu.

Vynález není limitován výše uvedenými příklady. Odborník jej může doplnit dalšími variantami, aniž by byla pozměněna jeho podstata.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1, Způsob chodu motoru, který je uspořádán ze sací a kompresní komory, z expanzní a odváděči komory, když obě tyto komory jsou opatřeny písty, a ze spalovací komory, přičemž tyto tri komory jsou od sebe odděleny, vyznačující se tím, že alespoň expanzní a odváděči komora je opatřena prostředkem pro řízení oběhu pístu, který způsobí zastavení pístu v horní úvrati, a spalovací komora je sdružena s expanzní a odváděči komorou tak, že je posazena bez přepážky na její horní část a obě komory odděluje píst ve své horní úvrati.
2. 2, Způsob chodu motoru podle nároku 1, vyznačující se tím, že cyklus sání a komprese v sací a kompresní komoře je vzhledem k cyklu expanze a odvádění v expanzní a odváděči komoře zpožděn tak, aby píst expanzního a odváděcího válce dosáhl horní úvratě drive než píst sacího a kompresního válce a zůstal v horní úvrati po dobu

   - otevření potrubí mezi spalovací komorou a sací a kompresní komorou,

   - naplnění spalovací komory směsí vzduch-palivo stlačené pístem sací a kompresní komory pri jeho oběhu k horní úvrati,

   - uzavření potrubí mezi spalovací komorou a sací a kompresní komorou,

   - zapálení a hoření směsi, které způsobí zvýšení tlaku, a poté, pri zpětném zdvihu, vykoná vlivem zvýšeného tlaku práci.
3. 3, Způsob chodu motoru podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že motor pracuje při napájení samozápalnou heterogenní směsí, když zapálení směsi iniciuje palivová tryska po oddělení spalovací komory od sací a kompresní komory.
4. 4, Způsob chodu motoru podle kteréhokoli z nároků laž3, vyznačující se tím, že spalovací komora má tvar polokoule sdružené s expanzní a odváděči komorou.
5. 5, Způsob chodu motoru podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačující se tím, že alespoň spalovací nebo alespoň expanzní komora je opatřena obalem z tepelných izolačních materiálů.

   - 186, Způsob chodu motoru podle kteréhokoli z nároků laž5, vyznačující se tím, že mezi sací a kompresní komoru a samostatnou sdruženou spalovací komoru je umístěna vyrovnávací nádrž již stlačených plynů, která zabrání čerpání vzduchu a ztrátám tlaku v důsledku uvolnění objemu při převádění média mezi komorami a částečné expanzi v průběhu plnění spalovací komory, přičemž spojovací potrubí a systém jeho řízeného otevření a uzavření se nachází mezi vyrovnávací nádrží a spalovací komorou.
6. 7, Způsob chodu motoru podle kteréhokoli z nároků 1 až 6 při užití dvou druhů energie dvěma způsoby, vyznačující se tím, že při nižším výkonu, např. v městském provozu, sací a kompresní komora není napájena palivem a do spalovací komory se po jejím zaplnění stlačeným vzduchem -bez paliva-, který byl přiveden ze sací a kompresní komory, přivede stanoveného množství přidaného stlačeného vzduchu z vnějšího zásobníku, kde je uskladněn pod vysokým tlakem, např, 200 barů, a při teplotě vnějšího prostředí, tento přidaný stlačený vzduchu o teplotě okolního prostředí se při kontaktu se zahřátým vzduchem ve spalovací komoře, která se stává v tomto případě expanzní komorou, ohřeje, rozpíná se a zvýší tlak ve spalovací komoře a při expanzi koná hnací práci, přičemž při zvýšeném výkonu, např. na silnicích mimo město, je motor napájen palivem a pracuje podle kteréhokoli z patentových nároků 1 až 6.
7. 8, Způsob chodu motoru podle kteréhokoli z nároků 1 až 6 při užití jednoho druhu energie jedním způsobem v režimu vzduch-stlacený přidaný vzduch, vyznačující se tím, že všechny součástky pro napájení motoru běžným palivem jsou odstraněny a do spalovací komory se po jejím zaplnění stlačeným vzduchem -bez paliva-, který byl přiveden ze sací a kompresní komory, přivede stanoveného množství přidaného stlačeného vzduchu, který přichází z vnějšího zásobníku, kde je uskladněn pod vysokým tlakem, např. 200 barů, a při teplotě vnějšího prostředí, tento přidaný stlačený vzduchu o teplotě okolního prostředí se při kontaktu se zahřátým vzduchem ve spalovací komoře, která se stává v tomto případě expanzní komorou, ohřeje, rozpíná se a zvýší tlak ve spalovací komoře a při expanzi koná hnací práci.

   • ·

   - 199. Způsob chodu motoru, který pracuje jedním způsobem se stlačeným vzduchem, je uspořádán z expanzní a odváděči komory vymezené pístem obíhajícím ve válci a opatřené výfukovým ventilem a ze samostatné sdružené tlakové komory, vyznačující se t i m, že expanzní a odváděči komora je opatřena prostředkem pro řízení oběhu pístu, který zajistí zastavení pístu v horní úvrati, sací a kompresní válec je odstaven, a při zdvihu pístu expanzní a odváděči komory vzhůru, v průběhu cyklu odvádění, je výfukový otvor uzavřen tak, aby část expandovaných plynů byla znovu stlačena při zvýšené teplotě a tlaku v expanzní komoře, do které se při zastavení pístu v horní úvrati vstříkne z vnějšího zásobníku stanovené množství stlačeného přidaného vzduchu, tím se zvýší tlak, který vykonává práci a tlačí píst pří jeho zpětném zdvihu.

   10 Způsob chodu motoru podle kteréhokoli z nároků 7až 9, vyznačující se tím, že stlačený přidaný vzduch z vysokotlakého zásobníku před jeho vstřikováním do tlakové komory expanduje při práci způsobující snížení jeho teploty a poté se odvádí do výměníku se vzduchem z okolního prostředí, kde se ohřeje a tím, že přijme tepelnou energii z okolí, zvýší svůj tlak a/nebo teplotu.

   11. Způsob chodu motoru podle kteréhokoli z nároků 7 až 10, vyznačující se tím, že stlačený přidaný vzduch z vysokotlakého zásobníku je před jeho vstřikováním do tlakové komory odváděn buď přímo nebo po průchodu výměníkem vzduch/vzduch do tepelného ohřívače, kde zvýší svůj tlak a/nebo objem,

   12, Způsob chodu motoru podle nároku 9, který k pohonu využívá dva druhy energie, vyznačující se tím, že cyklus otevření a uzavření výfukového ventilu, který se otevírá při každé hnací otáčce při chodu pístu vzhůru, se mění tak, že se otevírá v průběhu zdvihu vzhůru pístu při každé druhé otáčce a motor je vybaven přívodem vzduchu a paliva, kterým se přivádí do válce zápalná směs nasávaná při zpětném zdvihu pístu, poté je směs stlačena ve sdružené expanzní komoře, která se v tomto případě stává spalovací komorou, v ní je pak směs zapálena, při expanzi koná práci tlakem na píst a poté odchází výfukovým potrubím stejně jako v případě čtyřdobého motoru.

   -20• · ♦·

   13; Způsob chodu motoru podle kteréhokoli z nároků 1 až 11, který pracuje třemi způsoby; vyznačující se tím, že pracuje buď se vstřikováním přidaného a nepředehřívaného vzduchu a s nulovými emisemi, nebo se stlačeným vzduchem předehřátým v tepelném ohřívači s vnitřním spalováním, který je napájen běžným palivem a emise jsou téměř nulové, nebo s vnitřním spalováním přiváděného vzduchu a paliva, tj. přiváděním zápalné směsi do expanzní komory, ve které je směs zapálena, při expanzi koná práci a odchází výfukovým potrubím jako v případě klasického čtyřdobého motoru.

   14; Způsob chodu motoru, který pracuje třemi způsoby podle nároku 13, vyznačující se t í m, že všechny tři výše uvedené způsoby, tj. vzduch-přidaný stlačený vzduch, vzduch-přidaný stlačený vzduch zahřátý v ohřívači a vzduch-palivo mohou být užity samostatně nebo v kombinaci.

   15; Způsob chodu motoru podle kteréhokoli z nároků 7ažl3,vyznacující se tím, že vzduch nasávaný motorem je filtrován jedním nebo několika filtry s aktivním uhlím, nebo mechanickými, chemickými filtry a molekulovým sítem tak, aby motor neznečišťoval emisemi okolí,

   16, Zařízení motoru pro provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že je uspořádáno ze spalovací komory (2) sdružené s expanzní komorou (4), ve které obíhá píst (15) ovládaný zařízením pro řízení oběhu pístu, které zastaví píst v jeho horní úvrati po dobu otáčky v úhlu až 150°, když toto zařízení sestává z přítlačné páky (17, 17A, 17B, 17C) ovládané ojnicí (17D) usazené v čepu (ISA) hnacího hřídele (18) otáčejícího se vose (18B) a pohánějícího prostřednictvím hřídele (12) kompresoru a ojnice (11) píst (9) sací a kompresní komory (1), která je spojena se spalovací komorou (2) potrubím (5), jehož otevření a uzavření ovládá těsnící klapka (6), a také tím, že klikový hřídel (12) sací a kompresní komory je poháněn hnacím klikovým hřídelem prostřednictvím mechanického spojovacího prostředku (21) a jeho cyklus je zpožděn tak, aby píst (15) expanzní a odváděči komory při dosažení horní úvratě se zastavil po dobu ;

   ·· = 21 =

   99 99 • 9 9 9 • · · · · .

   • · 9 9 9 9 9
8. 9 9 9 9

   9999 99 99 9

   - otevření klapky (6)

   - naplnění spalovací komory směsí stlačenou pístem (9) kompresní komory při zdvihu vzhůru

   - uzavření klapky (6)

   - zapálení směsi zapalovací svíčkou (3)

   - a spalování, které způsobí zvýšení tlaku v komoře (2) a zatlačení pístu (15) spojené s vykonáním práce, tzv. pracovním zdvihem.

   17. Zařízení motoru pro provádění způsobu podle nároku 3, vyznačující se tím, že je uspořádáno ze spalovací komory (2) sdružené s expanzní komorou (4), ve které obíhá píst (15) ovládaný zařízením pro řízení oběhu pístu, které zastaví píst v jeho horní úvrati po dobu dlouhé úhlové otáčky, když toto zařízení sestává z přítlačné páky (17, 17A, 17B, 17C) ovládané ojnicí (17D) usazené v čepu (18A) hnacího hřídele (18) otáčejícího se vose (1SB) a pohánějícího prostřednictvím hřídele (12) kompresoru a ojnice (11) píst (9) sací a kompresní komory (1), která je spojena se spalovací komorou (2) potrubím (5), jehož otevření a uzavření ovládá těsnící klapka (6), a dále tím, že mezi kompresorem a spalovací komorou, které propojuje potrubí (23), je umístěna vyrovnávací nádrž (22), přičemž v potrubí (23) je umístěna klapka akcelerátoru (25) a kromě toho do něj ústí palivová tryska (24), a také tím, že po zastavení pístu (15) v horní úvrati a v průběhu jeho zastavení v této poloze se otevře klapka (6), palivová tryska (24) vstříkne stanovené množství stlačené směsi do komory (2), poté se klapka uzavře a po aktivaci zapalovací svíčky (3) dochází k hoření směsi, které způsobí zvýšení tlaku ve spalovací komoře (2) a k pracovnímu zdvihu, při kterém píst (15) obíhá k dolní úvrati.

   18; Zařízení motoru pro provádění způsobu podle nároku 7, vyznačující se tím, že do spalovací komory (2) ústí tryska (24Á) přidaného stlačeného, vzduchu přicházejícího z vysokotlakého zásobníku (23), která při chodu motoru na nižší výkon a po odstavení palivové trysky (24) vstřikuje stanovené množství přidaného stlačeného vzduchu do spalovací komory (2), kde dochází ke zvýšení tlaku, který při expanzi koná práci a tlačí píst do zpětného zdvihu.

   • ·

   -22Φ· «· • · fl • · fl • · · · · fl • · • · » • · r · • · · • · » · ·

   19; Zařízení motoru pro provádění způsobu podle nároku 7, vyznačující se tím, že spalovací komora (2) je sdružena s expanzní komorou (4), ve které obíhá píst (15) ovládaný zařízením pro řízení oběhu pístu, které zastaví píst v jeho horní úvrati po dobu dlouhé úhlové otáčky, když toto zařízení sestává z přítlačné páky (17, 17A, 17B, 17C) ovládané ojnicí (17D) usazené v čepu (ISA) hnacího hřídele (18) otáčejícího se vose (18B), přičemž tato spalovací komora je napájena tryskou (24A) stlačeného přidaného vzduchu přicházejícího z vysokotlakého zásobníku (23), a také tím, že výfukový ventil (20) uzavírající výfukové potrubí (19) je řízen tak, aby se otevřel při dolní úvrati pístu a uzavřel v průběhu zdvihu vzhůru tohoto pístu (15), aby zbytek plynu v expanzní komoře byl znovu stlačen a vytvořil žárovou hlavu stlačeného vzduchu, do které je po zastavení pístu v horní úvrati vstříknuto stanovené množství přidaného stlačeného vzduchu, který způsobí zvýšení tlaku v uvedené komoře a při expanzi od počátku zpětného zdvihu pístu (15) koná práci.

   20; Zařízení motoru pro provádění způsobu podle nároku 10, vyznačující se tím, že mezi zásobník (23) stlačeného vzduGhu a trysku (24A) stlačeného přidaného vzduchu je vložen píst (54), který je přímo spřažen s hnacím hřídelem (18) a obíhá v zapuštěném válci (55) vymezujícím pracovní komoru (35), do které ústí jednak přiváděči potrubí (37) vysokotlakého vzduchu, jehož otevření a uzavření řídí elektromagnetické šoupátko (38) a jednak odváděči potrubí (39) spojené s tepelným výměníkem vzduch-vzduch nebo s chladičem (41), které je potrubím (42) spojeno s vyrovnávací nádrží (43) udržující téměř konstantní tlak pro finální užití, a také tím, že vysokotlaký vzduch expanduje a působí na píst, přičemž koná práci, při které se sníží jeho teplota, a poté odchází (F) do výměníku vzduch-vzduch, kde se ohřeje a zvětší se jeho tlak a/nebo objem;

   21; Zařízení motoru pro provádění způsobu podle nároků 10 až 14, vyznačující se t í m, že mezi zásobníkem (23) vysokotlakého vzduchu a tryskou (24A) přidaného stlačeného vzduchu je umístěn tepelný ohřívač (56), jehož hořáky (57) zvýší teplotu a tedy tlak a/nebo objem stlačeného vzduchu, který přichází (F) z vysokotlakého zásobníku (23) a prochází výměníkovým hadem (58) ohřívače.

   ·· 99 9»

   9 » 9 9 *9 • · 9 9 9

   9 999 99 9 • 9 9 9

   9·«9 99 99

   -23 9

   9 9

   22. Zařízení motoru podle nároku 21, vyznačující se tím, že vysokotlaký vzduch ze zásobníku (23) prochází výměníkem vzdueh-vzduch podle nároku 20.

   23. Zařízení motoru pro provádění způsobu podle nároků 13 a 14, vyznačující se t í m, že zařízení pro řízení oběhu pístu, které zastaví píst v jeho horní úvrati po dobu dlouhé úhlové otáčky a je uspořádáno z přítlačné páky (17, 17A, 17B, 17C) ovládané ojnicí (17D) usazené v čepu (18A) hnacího hřídele (18) otáčejícího se vose (18B) a uvedený píst obíhá ve válci (16), který je opatřen hlavou (11) obsahující sdruženou spalovací komoru (2), do které ústí jednak přiváděči potrubí opatřené palivovou tryskou (24), jejíž otevření a uzavření je ovládáno ventilem (14A), a jednak výfukové potrubí (19), jehož otevření a uzavření je ovládáno ventilem (20), který se může podle způsobu chodu motoru otevřít buď při každé druhé hnací otáčce při zdvihu pístu vzhůru, nebo při každé otáčce pouze v průběhu části zdvihu pístu vzhůru a dále je uvedená hlava opatřena zapalovací svíčkou (3) a tryskou (24A) stlačeného vzduchu přicházejícího z vysokotlakého zásobníku (23) a celá tato souprava umožňuje chod motoru dvěma způsoby, a to při napájení přidaným stlačeným vzduchem pro nižší výkon, nebo zápalnou směsí běžného paliva pro vyšší výkon motoru.