CZ290985B6 - Spalovací motor a způsob dodávání paliva do spalovacího prostoru tohoto motoru - Google Patents

Abstract

Motor m alespo jednu dvojic v lc (12, 14) s r zn²mi objemy (15a, 15b). V nich jsou uspo° d ny p sty (16, 18). Do prvn ho objemu (15a) ·st prvn palivov² zdroj (34, 6034) a druh² objem (15b) je sou st spole n ho spalovac ho prostoru (20). P°ev d c prvek je upraven u konce kompresn ho zdvihu druh ho p stu (18) a zadr ovac prvek je upraven mezi p°ev d c m prvkem a oblast spodn ·vrat druh ho p stu (18). Poh n c len (D) je upraven pro dr en druh ho p stu (18) v podstat v klidu v jeho horn ·vrati, nebo v jej bl zkosti, v pr b hu p°inejmen m sti expanzn ho zdvihu prvn ho p stu (16). Druh² p st (18) je opat°en korunou (35) s okrajem (37), kter² je radi ln odd len od st ny (14a) druh ho v lce (14) a kter² spolu s touto st nou (14a) vytv ° zadr ovac prvek ve form mezery (128). P°ev d c prvek je tvo°en obtokem kolem koruny (35) druh ho p stu (18), p°i em velikost mezery (128) je upravena pro br n n pr chodu sm si paliva se vzduchem mezi bo n st nou (14a) a korunou (35) druh ho p stu (18) z prvn ho objemu (15a) do spole n ho spalovac ho prostoru (20) a do okam iku ukon en kompresn ho zdvihu. Zp sob dod v n paliva do spalovac ho prostoru spalovac ho motoru se uskute uje tak, e se prvn p°edem stanoven mno stv paliva vpravuje do prvn ho objemu (15a) druh ho v lce (14), v pr b hu sac ho a/nebo kompresn ho zdvihu druh ho p stu (18), a druh p°edem stanoven mno stv paliva se vpravuje do prvn ho v lce (12), v pr b hu sac ho zdvihu prvn ho p stu (16), pro vytvo°en sm si paliva a vzduchu s p°edem ur en²m pom rem ve spalovac m prostoru (20) prvn ho v lce (12). Jej zap len se uskute uje po zah jen proud n sm si paliva a vzduchu, nebo p

Description

Spalovací motor a způsob dodávání paliva do spalovacího prostoru tohoto motoru

Oblast techniky

Vynález se týká spalovacího motoru.

Dosavadní stav techniky

Spalovací motor, u kterého se palivo nezačne směšovat s objemem vzduchu nasávaného motorem do té doby, než je dokončen kompresní zdvih, tedy právě před zapálením a různé spalovací motory, které je možno klasifikovat jako segregační motory, jsou známy například z GB-A-2155546, GB-A-2186913, GB-A-2218153, GB-A-2238830, GB-A-2246394 a GB-A-2261028. Tyto motory jsou v technické literatuře uváděny pod označením Merrittovy motory.

Naftový motor je rovněž segregačním motorem, zatímco zážehový benzínový motor (SIGE, tj. spark ignition gasoline engine) stlačuje předem směšovanou směs paliva a vzduchu.

Důležitým znakem segregačních motorů, jako jsou naftové nebo Merrittovy motory, je udržování paliva odděleně od vzduchu až do doby těsně před momentem zapálení a rychlý vstup (ingrese) paliva do spalovací komory ještě před ukončením kompresního zdvihu.

Merrittovy motory využívají to, co je označováno jako Merrittův řídicí systém spalování (MCC), který představuje posloupnost stanovených procesů podporujících spalování v pístovém spalovacím motoru. V tomto ohledu se uvedený systém podobá jiným řídicím systémům spalování, jako je naftový a Otto systém nebo SIGE. MCC může být ovládán řadou zařízení která jsou popsána v již známých, v předchozím textu zmíněných patentových přihláškách. MCC se vyznačuje oddělováním (tj. segregací) přinejmenším části paliva dodávaného do motoru v druhém, menším válci obsahujícím určité množství vzduchu, kdy tento menší válec má menší píst a zaváděním paliva do menšího válce v souvislosti s průběhem sacích a/nebo kompresních zdvihů většího pístu. Palivo zůstává odděleno od hlavního objemu vzduchu až do doby uskutečnění ingrese, k níž dochází bezprostředně před koncem kompresních zdvihů obou pístů. Na rozdíl od naftového motoru, v němž je kapalné palivo nejdříve vstříknuto do vzduchu těsně před momentem vznětu, uvedené řešení poskytuje palivu čas k tomu, aby se odpařilo do vzduchu ještě předtím, než dojde k zapálení. V MCC systému je menší válec využit pro odpařování a menší píst je využit jako píst pro přečerpání paliva. Menší válec tak může být označován jako válec pro řízení dávek paliva. Do většího válce se přivádí vzduch bez škrticí regulace a bez paliva a větší píst je využit pro stlačování vzduchu.

Palivový poměr je vztah poměru množství paliva skutečně dodaného do motoru k poměru paliva požadovaného pro využití veškerého kyslíku v objemu vzduchu potřebného k naplnění sdružených objemů větších i menších válců, nemá-li sací vzduchové potrubí škrcení.

Termín vzduch se vztahuje na jakoukoli vhodnou směs kyslíku s jinými, obvykle inertními plyny, jakož i čistý kyslík určený pro spalování s plynovým nebo kapalným (tj. z kapaliny se odpařujícím) palivem. Vzduch může obsahovat recirkulované výfukové plyny, plyny z bloku klikového hřídele a malé množství uhlovodíkových látek přítomných v plynech, které jsou v systému spalovacího motoru recirkulovány.

Při procesu STCI (Spark Triggered Compression Ignition, tj. jiskrou spouštěné kompresní zapalování) jde o proces kompresního zapalování částečně odpařeného paliva směšovaného se vzduchem, který je spouštěn jiskrou.

-1 CZ 290985 B6

Dolní úvrati se nazývá poloha pístu, v níž dochází ke změně směru pohybu pístu, který v tomto momentu vymezuje největší obsah příslušného válce, přičemž homí úvrati se nazývá poloha pístu, v níž dochází ke změně směru pohybu pístu, který v tomto momentu vymezuje nejmenší obsah příslušného válce.

Výrazy klidový zdvih se nazývá časový úsek v průběhu cyklu činnosti motoru, kdy menší píst setrvává bez pohybu.

V souvislosti se vstřikováním paliva a účinnějším směšováním paliva a vzduchu může být naftový motor sestaven podle tří dobře známých konstrukčních řešení:

1. Naftový motor s přímým vstřikováním (známý pod označením Dl).

2. Naftový motor s nepřímým vstřikováním (známý pod označením IDI).

3. Naftový motor s mezivstřikováním či nepřímým vstřikováním se zátkovým pístem (označovaný jako INI).

Dl naftový motor má otevřenou spalovací komoru vytvořenou v koruně pístu. Vzduch vstupuje do válce sacím kanálem a sacím ventilem, kde je mu dodán vířivý pohyb. Palivový injektor vstřikuje proudy kapalného paliva do spalovací komory, kde dochází ke směšování s vířícím vzduchem před spalovacím procesem a při jeho průběhu.

IDI naftový motor má oddělenou polouzavřenou spalovací komoru, která je ve spojení s válcem prostřednictvím otvoru. Tento otvor dodává vířivý pohyb vzduchu vstupujícímu do spalovacího prostoru v průběhu kompresního zdvihu a palivo je vstřikováno do této komory palivovým injektorem, jímž je obvykle čepová vstřikovací tryska, s využitím tlaku v palivovém přívodu přibližně 100 barů nebo méně. V průběhu expanzního zdvihu unikají horké plyny z otvoru velkou rychlostí a napomáhají palivu, které se nespálilo, směšovat se s dalším vzduchem obsaženým v pasivních prostorech, a to zejména ve ventilových dutinách a ve volném nárazovém prostoru nad pístem.

Sestavení naftového motoru s označením INI je popsáno v GB-A-0241398, GB- A-0361202, GB-A-0523137, GB-A-2088952 a v dalších materiálech. V tomto sestavení je na pístu uplatněn výstupek, který vstupuje do zvětšeného otvoru ve spalovací komoře. Tento výstupek má menší otvor, který slouží ke stejnému účelu jako otvor naftového motoru s nepřímým vstřikováním.

V tomto provedení se motor chová jako IDI naftový motor tehdy, když se píst přiblíží k homí úvrati a jako Dl naftový motor se chová ve všech ostatních provozních fázích.

Ve svém původním neupravovaném provedení je Merrittův motor segregačním motorem jako naftový motor, avšak s velmi důležitými odlišnostmi. Určité malé množství vzduchu je směšováno v podstatě s veškerým palivem v menším druhém válci v průběhu podstatné části cyklu motoru, což umožňuje poskytnout palivu čas k odpařování před ingresí. Ingrese do spalovací komory se uskutečňuje skrze větší otvor a spalování je rychlejší a začíná bez zpoždění.

Merrittův řídicí systém spalování může být ve svém originálním provedení využit jako neupravovaný MCC za účelem podporování vysoké tepelné účinnosti, a to zejména při částečném zatížení nebo může být zkombinován s řídicím systémem spalování motoru SIGE. V posledním uvedeném případě lze takto získat motor, který má jak vysoký výkon při plném zatížení, tak i vysokou tepelnou účinnost při částečném zatížení. Merrittův řídicí systém spalování může být rovněž zkombinován s naftovým řídicím systémem spalování, s cílem vyvinout motor využívající naftové palivo se zvýšenou pohonnou hustotou a nižší úrovní výfukových emisí ve srovnání s konvenčním naftovým motorem.

-2 CZ 290985 B6

Využití Merrittova spalovacího systému ve vozidlech městské dopravy může ve srovnání se SIGE motory značně zlepšit tepelnou účinnost motoru a zajistit produkování méně škodlivých výfukových emisí při provozu.

Merrittův motor obsahuje menší píst, jenž je namontován na koruně většího pístu. Píst obsahuje dřík a korunu. Obrys dříku je zakřiven, přičemž toto zakřivení podporuje víření vzduchu vstupujícího do spalovacího prostoru z většího válce a víření směsi palivo/vzduch při ingresi (tj. vstupu směsi paliva/vzduchu) do spalovacího prostoru. Spalovací prostor je vymezen dříkem a stěnou menšího válce. Tvar a rozměr dříku je konstrukčně řešen tak, aby vznikl vhodný spalovací prostor mající vhodnou velikost a tvar.

Koruna pístu má okraj, jehož osová tloušťka je podstatně menší než osová vzdálenost mezi korunami pístů. Koruna má válcový obvodový okraj, který je mírně vzdálen od stěny menšího válce, čímž je vymezen tlumicí prostředek ve tvaru prstencovité mezírky. Na horním konci menšího válce je vytvořena obvodová drážka, která vytváří obtok podporující ingresi, jak bude popsáno v dalším textu. Horní konec menšího válce je opatřen druhým sacím ventilem a škrticí klapkou. Palivový injektor zajišťuje přívod kapalného paliva do sacího kanálu. Škrticí klapka řídí množství vzduchu proudícího sacím kanálem, a to v podstatě nezávisle na množství paliva dodávaného palivovým injektorem. Druhý injektor je využíván pro režim SIGE a škrticí klapka pracuje spolu se zapalovací svíčkou rovněž v režimu SIGE.

V průběhu sacího zdvihu motoru při Merrittově režimu činnosti vstupuje vzduch do většího válce sacím kanálem. Vzduch rovněž vstupuje do menšího válce otevřeným ventilem spolu s palivem z injektoru. Rozdílnost tlaku působícího na korunu pístu v zahajovací fázi kompresního zdvihu může být ovlivněna škrticí klapkou a časováním uzavření ventilu. To má dále vliv na časování ingrese obsahu menšího válce do spalovacího prostoru při poloze blízké horní úvrati pístu ke konci kompresního zdvihu. Časování ingrese může zpětně řídit časování zážehu odpařeného paliva kompresním zapálením v momentu, kdy se směs paliva/vzduchu ve válci setká s horkým vzduchem přiváděným do spalovacího prostoru větším pístem v průběhu kompresního zdvihu.

Drážka má osovou délku, která je delší než tloušťka okraje koruny menšího pístu, aby byla vytvořena zvětšená mezera pro ingresní vstup směsi palivo/vzduch okolo koruny. Drážka rovněž vytváří volný prostor v menším válci a tento volný prostor může ovlivnit časování ingrese vytvořením zvláštního prostoru ve válci během kompresního zdvihu.

Motor má rovněž škrticí klapku v sacím potrubí, které přivádí vzduch do většího válce a zapalovací svíčku. Výfukový ventil a výfukový otvor jsou v motoru obsaženy a jsou ve spojení s větším válcem.

Takové uspořádání spalovacího prostoru umožňuje vstup zapalovací svíčky přímo do spalovacího prostoru. Zapalovací svíčka prochází stěnou menšího válce. Větší válec může mít zařízení pro regulaci proudění, jakým je například škrticí klapka pro regulaci nasávání vzduchu do většího válce v průběhu sacího zdvihu při částečném zatížení v režimu SIGE.

Jakmile jiskra zažehne určité množství paliva, které již začalo vstupovat ingresi do spalovacího prostoru, zvýší se v tomto spalovacím prostoru tlak i teplota plynu. Výsledkem toho je skutečnost, že zbylé odpařené palivo, které pokračuje v ingresi do spalovacího prostoru a mísí se tam se vzduchem, je zapáleno kompresním vznětem, a to i tehdy, když počáteční svíčkou zažehnutý plamen neprojde celým spalovacím prostorem. Tento zapalovací proces je nazýván jako jiskrou spouštěné kompresní zapalování (STCI).

-3CZ 290985 B6

Důležitou výhodou použití STCI je jednoduchost s jakou může být časováno v závislosti na různých podmínkách chodu motoru. Použije-li se STCI, může být přesnost řízení časování procesu ingrese méně důležitá a méně kritická pro činnost motoru.

Aby byl dosažen režim jiskrou spouštěného kompresního zapalování STCI, může systém motoru pracovat s geometrickými kompresními poměry, které jsou nedostatečné pro vyvolání kompresního zážehu na počátku ingrese konkrétně vybraného paliva. Škrticí klapka může být alternativně použita k nastavení mezních kompresních tlaků a teplot. V případě benzínu může být kompresní poměr snížen na hodnotu například 10:1, je-li uplatněno jiskrou spouštěné kompresní zapalování. Kdyby však mělo být kompresní zapalování použito samo o sobě s takovým palivem, existovala by potřeba dosažení hodnoty kompresního poměru například 18:1. Druhým požadavkem je umístění zapalovací svíčky tam, kde jsou palivové výpary, zatímco ke směšování paliva se vzduchem dochází ve spalovacím prostoru v počáteční fázi procesu ingrese. Zapalovací svíčka produkuje jiskru ve správném okamžiku, čímž je zahájen proces jiskrou spouštěného kompresního zapalování STCI.

Na rozdíl od SIGE nebo naftového motoru, kdy může být využit pouze jeden způsob zapalování, může Merrittův motor uplatnit buď způsoby zapalování jiskrou nebo způsoby kompresního zapalování v závislosti na konstrukčním řešení motoru a použitém palivu

Tím, že alespoň část paliva je odpařena před ingresí, může Merrittův motor uplatnit zapalování jiskrou, jak již bylo zmíněno v předchozím textu. Segregace paliva od většiny vzduchu v průběhu kompresního zdvihu umožňuje Merrittovu motoru uplatnit zapalovací proces, který je znám jako kompresní zapalování.

Merrittův motor, jakožto segregační motor, je neobyčejně vhodný pro využití kompresního zapalování při vzněcování vhodného paliva. Je tomu tak proto, že palivo není předem směšováno s dostačujícím objemem vzduchu (tj. směs je příliš bohatá), který je potřebný ke spontánním zážehu v průběhu převážné části kompresního procesu, přestože jsou uplatněny vysoké kompresní poměry. V naftovém motoru, jenž je také segregačním motorem, je časování vznětu dáno nastavením časování počátku vstřikování paliva do spalovacího prostoru. V případě známých Merrittových motorů je nastavení režimu časování okamžiku zapálení dosaženo seřízením časování počátku procesu zapalování nebo seřízením časování jiskry pro režim STCI. V Merrittových motorech, využívajících vysoké kompresní poměry a vhodné palivo, se může vznícení paliva uskutečnit bez přispění jiskry v okamžiku, kdy palivové výpary začínají vstupovat do spalovacího prostoru a setkávají se zde s velmi horkým vzduchem. Segregační motor, jako je Merrittův motor, může být rovněž zapalován pomocí platinového katalyzátoru umístěného na stěnách spalovací komory tak, jak je to popsáno v patentových popisech GB-A2155546 a GB-A-2186913.

Výběr způsobu zapalování rovněž umožňuje volbu široké škály paliv zahrnující benzínové a naftové palivo. Výběr paliva ve spojení se zvoleným kompresním poměrem může určit způsob zapalování pro použití v Merrittově motoru. Například naftové palivo nebo velmi nízkooktanový benzín mohou být vzněcovány kompresním zapalováním tehdy, když je zvolen vysoký kompresní poměr, zatímco vysokooktanový benzín v souvislosti s nízkým kompresním poměrem může být zažehnut jiskrou. Při režimu zapalování jiskrou v procesu STCI Merrittova motoru se nemusí čekat na dokončení procesu směšování veškerého paliva se vzduchem, protože proces STCI vyžaduje pouze zapálení části paliva. Při takové činnosti pak dojde ke spouštění následného zapálení zbývajícího paliva kompresním vznětem na základě ingrese do spalovacího prostoru.

Technologie Merrittova motoru známá z GB-A-2246394 využívá způsobu hybridizace s procesem SIGE s cílem překonání problému splnění norem současné legislativy upravující limity výfukových emisí z hlediska obsahu NOX (oxidů dusíku). Přidáním zapalovací svíčky do

-4CZ 290985 B6 spalovacího prostoru stejně jako přídavného palivového injektoru nebo karburátoru a škrticí klapky do sacího potrubí může být Merrittův motor v činnosti buď jako konvenční, stechiometrický benzínový motor se zážehem jiskrou, který je kompatibilní s třícestným katalyzátorem, při vyšším rozsahu brždění působením středního účinku tlaku na větší píst (BMEP), nebo jako původní Merrittův motor při středním až nižším rozsahu BMEP s nepatrnou emisí NOX.

STCI způsob je velmi vhodný pro hybridní Merrittův/SIGE motor, protože zapalovací svíčka je již přítomna ve spalovací komoře. Přepínání mezi SIGE a Merrittovým systémem činnosti může být provedeno automaticky s využitím elektronického řídicího systému motoru, takže při vysokých hodnotách BMEP nebo vysokých zatíženích motoru pracuje motor jako SIGE, zatímco při středním rozsahu a nižších hodnotách BMEP pracuje jako původní Merrittův motor bez emisí NOX a s mnohem dokonalejší tepelnou účinností.

Předchozí výklad ukazuje, že použití řídicího systému spalování Merrittova motoru zajišťuje spojení obou dalších spalovacích systémů - naftového motoru a SIGE. Podobně jako naftový motor je Merrittův motor segregačním motorem, avšak podobně jako SIGE tento Merrittův motor umožňuje palivu, aby se odpařovalo předtím, než vstoupí do spalovací komory. Merrittův motor může, podobně jako naftový motor, využívat kompresní zapalování nebo tak jako SIGE uplatňovat jiskrou spouštěné zapalování, avšak v kombinaci buď s vysokými, nebo nízkými hodnotami kompresního poměru. Může využívat jak benzínové, tak i naftové palivo. Nejdůležitější je, že Merrittův motor může pracovat s takovými hodnotami tepelné účinnosti, které jsou stejné nebo i vyšší, než je tomu v případě naftového motoru, a to především při částečném zatížení, avšak vzhledem k rychlému spalovacímu procesu může Merrittův motor dosáhnout úrovní výkonového nárůstu SIGE snáze než naftový motor. Obdobně jako naftový motor může i Merrittův motor využít přeplňované turbodmýchadlové nebo jiné dodávání stlačeného vzduchu bez nutnosti snižování geometrického kompresního poměru. Je to neškrcený motor, jenž však na rozdíl od naftového motoru nevyžaduje vysokotlakový palivový vstřikovací systém, protože palivo vstupuje do menšího válce Merrittova motoru v průběhu nízkotlakové části cyklu předtím, než je zahájen kompresní zdvih a následný spalovací proces.

Kompresní zdvih v režimu SIGE se uskutečňuje s předem směšovanou směsí paliva/vzduchu a jeho způsob zážehu jiskrou může zapalovat pouze takové směsi paliva/vzduchu, které se blíží stechiometrickým poměrům. Spalovací proces v režimu SIGE závisí na plamenu vznikajícím účinkem jiskry, který se pohybuje v celém obsahu směsi paliva/vzduchu ve spalovacím prostoru. Na rozdíl od toho spočívají hlavní výhody uváděného segregačního motoru ve srovnání se SIGE v jeho schopnosti spalovat palivo v průběhu procesu směšování tohoto paliva se vzduchem bez ohledu na množství obsaženého paliva. Tak mohou být spalovány celkově krajně chudé směsi paliva a vzduchu. Tato schopnost spalování celkově krajně chudých směsí paliva/vzduchu při středních až nízkých hodnotách BMEP podporuje tendenci dosahování nižších teplot plynů v průběhu expanzního zdvihu. V důsledku toho se zlepšuje tepelná účinnost motoru a snižuje se množství škodlivých NOX plynů ve výfuku, zejména při částečných zatíženích. Je uznávanou skutečností, že se tepelná účinnost vratného spalovacího motoru zvyšuje spolu s tím, jak se poměr paliva/vzduchu stává chudším.

Dvěma hlavními způsoby zvyšování tepelné účinnosti vratných spalovacích motoru jsou podpoření velmi rychlého spalování na začátku expanzního zdvihu a snížení zprůměrovaných teplot plynů po jejich uvolnění. Druhý uvedený způsob je uplatňován tehdy, když motor pracuje pod jeho maximálním uváděným středním užitečným tlakem působícím na větší píst.

Segregační motory nemohou dosáhnout vysokých maximálních hodnot středního užitečného tlaku při režimu SIGE, který je dosahován téměř úplným využitím veškerého kyslíku obsaženého ve válci při spalovacím procesu. Segregační motory nejsou schopny využít vzduch skrytý ve štěrbinách a pasivních objemech, avšak Merrittovy motory spalující zplynované palivo to dokáží lépe než naftové motory, které spalují palivo rozstříknuté do kapiček tekutiny.

-5CZ 290985 B6

Výsledkem nedávno přijatých legislativních opatření týkajících se kontroly emisí automobilových motorů je uplatnění třícestného katalyzátoru. Tento typ katalyzátoru dokončuje proces oxidace částečně vyhořelého paliva a také deoxiduje škodlivé oxidy dusíku (NOX) vytvářené v průběhu spalovacího procesu. Běžně dostupný katalyzátor může účinně snižovat NOX jen tehdy, pracuje-li motor se stechiometrickou směsí paliva a vzduchu, protože jakýkoli přebytek kyslíku ve výfukovém plynu způsobuje, že katalyzátor neúčinkuje jako prostředek snižování obsahu NOX. Vozidla využívající SIGE v současnosti pracují tímto způsobem v rozmezí legislativních norem limitů NOX. Vozidla s naftovými motory v současnosti nemohou z uvedeného důvodu splňovat limity NOX pro SIGE a neupravovaný Merrittův motor má rovněž sklon k podobným problémům, pracuje-li při vyšším rozsahu středního užitečného tlaku (MEP). Při středním nebo nižším rozsahu MEP však může být v průběhu spalovacího procesu při chodu Merrittova motoru produkováno nepatrné množství NOX.

V režimu SIGE, kdy je spalována chudá směs, se produkuje maximální množství NOX, pracujeli motor se směsí paliva/vzduchu, která je stechiometricky chudá, při nejvyšších teplotách spalování, tzn. při poměrech paliva/vzduchu v rozmezí od 16:1 do 20:1. Jak bylo dříve vysvětleno, obsah NOX nemůže být v tomto případě snižován třícestným katalyzátorem, protože ve výfukovém proudu je přítomen nadbytek kyslíku. Pracuje-li však motor s hodnotami, které jsou ještě dále v rozsahu chudé směsi, tj. s poměrem paliva větším než 20:1, při přibližně 70 % BMEP motoru a níže, může být zředění přebytečným vzduchem dostatečné ktomu, aby se ochladily plyny a aby se zastavilo vytváření NOX v průběhu spalování.

Podobně jako jiný segregační motor, kterým je naftový motor, potřebuje i Merrittův motor uplatnění prostředků pro účinné směšování paliva a vzduchu těsně před a v průběhu spalovacího procesu. Toho lze dosáhnout využitím takového konstrukčního řešení, které se podobá řešení naftového motoru v jeho DI nebo IDI provedení. V Merrittově motoru vstupuje palivo do spalovacího prostoru v průběhu procesu ingrese ke konci kompresního zdvihu ve stavu, kdy je alespoň částečně odpařeno. Paralelní proces v naftovém motoru je nazýván vstřikováním paliva.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je vyvinout zdokonalený spalovací motor. Tohoto cíle je dosaženo u spalovacího motoru, obsahujícího alespoň jednu dvojici válců, z nichž první válec má větší zdvihový objem než druhý válec a z nichž v každém je uspořádán vratně pohyblivý píst, přičemž druhý píst, spojený s ovládacím dříkem a opatřený poháněcím členem, rozděluje druhý válec na první objem, obsahující ovládací dřík, a na druhý objem mezi oběma písty, a první válec, mající větší zdvihový objem než druhý válec, je jednak spojen jak se vzduchovým přívodním kanálem tak s výfukovým kanálem, a jednak vymezuje spolu s druhým válcem, když jsou oba písty ve svých horních úvratích, společný spalovací prostor, přičemž mezi druhým pístem a druhým válcem je upraven jednak převáděcí prvek, pro zajištění proudění plynů mezi prvním objemem a druhým objemem, a jednak zadržovací prvek, zabraňující pohybu směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem a druhým objemem, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do prvního objemu ústí první palivový zdroj a druhý objem je součástí společného spalovacího prostoru, a že převáděcí prvek je upraven u konce kompresního zdvihu druhého pístu a zadržovací prvek je upraven mezi převáděcím prvkem a oblastí spodní úvratí druhého pístu, přičemž poháněči člen je upraven pro držení druhého pístu v podstatě v klidu v jeho horní úvrati, nebo v její blízkosti, v průběhu přinejmenším části expanzního zdvihu prvního pístu.

Podstatné pro spalovací motor podle tohoto vynálezu je dále to, že druhý píst je opatřen korunou s okrajem, který je radiálně oddálen od stěny druhého válce a který spolu s touto stěnou vytváří zadržovací prvek ve formě mezery, a převáděcí prvek je tvořen obtokem kolem koruny druhého pístu, přičemž velikost mezery je upravena pro bránění průchodu směsi paliva se vzduchem mezi

-6CZ 290985 B6 boční stěnou a korunou druhého pístu z prvního objemu do společného spalovacího prostoru až do okamžiku ukončení kompresního zdvihu.

Dále je pro spalovací motor podstatné to, že druhý píst je opatřen korunou s okrajem, který je radiálně oddálen od stěny druhého válce prostřednictvím mezery, tvořící převáděcí prvek a umožňující proudění směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem a druhým objemem v průběhu celého zdvihu druhého pístu, přičemž zadržovací prvek je buď dán poměrem relativního objemu komprese prvního válce a druhého válce k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1, nebo zadržovací prvek obsahuje spojovací prvek mezi prvním pístem a druhým pístem, pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu do druhého objemu až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu.

Podstatné je dále to, že převáděcí prvek je vytvořen na konci druhého válce na straně odvrácené od prvního válce a je tvořen obtokem okolo druhého pístu, když je druhý píst ve své homí úvrati nebo v blízkosti ní, přičemž zadržovací prvek je dán poměrem relativního objemu komprese prvního válce a druhého válce k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1, nebo zadržovací prvek obsahuje spojovací prvky mezi prvním pístem a druhým pístem, pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu do druhého objemu až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu.

Za podstatné pro spalovací motor podle tohoto vynálezu je pak třeba považovat i následující skutečnosti, a to, že zadržovací prvek je dán poměrem relativního objemu komprese prvního válce a druhého válce k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1, že obtok má formu drážky, která je vytvořena ve stěně druhého válce a která probíhá přinejmenším na části obvodu druhého válce, že zadržovací prvek dále obsahuje spojovací prvky mezi prvním pístem a druhým pístem, pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu do druhého objemu až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu, že druhý píst je opatřen korunou s okrajem, který je radiálně oddálen od stěny druhého válce prostřednictvím mezery, tvořící převáděcí prvek a umožňující proudění směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem a druhým objemem v průběhu celého zdvihu druhého pístu, přičemž převáděcí prvek, upravený na konci druhého válce na straně odvrácené od prvního válce, je tvořen obtokem okraje koruny druhého pístu, když je druhý píst ve své homí úvrati nebo v blízkosti ní, přičemž zadržovací prvek obsahuje spojovací prvky mezi prvním pístem a druhým pístem, pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu do druhého objemu až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu, že druhý píst je opatřen korunou s okrajem, který je radiálně oddálen od stěny druhého válce prostřednictvím mezery, tvořící převáděcí prvek a umožňující proudění směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem a druhým objemem v průběhu celého zdvihu druhého pístu, přičemž převáděcí prvek, upravený na konci druhého válce na straně odvrácené od prvního válce, je tvořen obtokem okraje koruny druhého pístu, když je druhý píst ve své homí úvrati nebo v blízkosti ní, přičemž zadržovací prvek je dán poměrem relativního objemu komprese prvního válce a druhého válce k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1,

-7CZ 290985 B6 že zadržovací prvek je dán jednak poměrem relativního objemu komprese prvního válce a druhého válce k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1, a jednak spojovacími prvky mezi prvním pístem a druhým pístem, pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu do druhého objemu až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu, přičemž převáděcí prvek, upravený na konci druhého válce na straně odvrácené od prvního válce, je tvořen obtokem okraje koruny druhého pístu, když je druhý píst ve své horní úvrati nebo v blízkosti ní, že druhý píst je opatřen korunou s okrajem, který je radiálně oddálen od stěny druhého válce prostřednictvím mezery, tvořící převáděcí prvek a umožňující proudění směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem a druhým objemem v průběhu celého zdvihu druhého pístu, že spojovací prvky jsou tvořeny mechanickým propojením, že obtok má formu drážky, která je vytvořena ve stěně druhého válce a která probíhá přinejmenším na části obvodu druhého válce, že obtok je ohraničen náhlým nebo postupným rozšířením vrtání druhého válce, že drážka a pístový okraj spolu při vzájemné spolupráci vymezují rozšiřující se mezeru, napomáhající směšování směsi paliva a vzduchu, proudícího do druhého objemu, se vzduchem nacházejícím se ve druhém objemu, že druhý válec je na svém konci přivráceném k prvnímu válci opatřen převáděcím prvkem, který je tvořen obtokem okolo druhého pístu, když je druhý píst ve své dolní úvrati nebo v blízkosti ní, že obtok má délku větší než je tloušťka okraje koruny druhého pístu, že obtok má formu drážky, která je vytvořena ve stěně druhého válce a která probíhá přinejmenším na části obvodu druhého válce, že obtok je vymezen náhlým nebo postupným rozšířením vrtání druhého válce, že dřík druhého pístu je utěsněné a axiálně kluzně uložen ve vrtání, vytvořeném v hlavě válců spalovacího motoru, přičemž v hlavě válců spalovacího motoru je upraven průchod, propojující vrtání se vzduchovým přívodním kanálem, pro přívod vzduchu do prvního válce, že obsahuje prostředky vynucující víření plynu proudícího mezi oběma válci, které obsahují výstupek, vytvořený na koruně prvního pístu a upravený tak, aby vstupoval do druhého válce když se první píst dostane do své horní úvratě, že výstupek obsahuje otvor pro vedení proudícího plynu v předem určeném směru, že prostředky vynucující víření plynu proudícího mezi oběma válci jsou tvořeny přepážkou, upravenou mezi oběma válci a opatřenou otvorem pro vedení proudícího plynu v předem určeném směru, že prvním palivovým zdrojem je nízkotlaký palivový injektor, upravený v místě, které je v průběhu spalování zakryto a chráněno druhým pístem, že prvním palivovým zdrojem je injektor pro vstřikování tekutého paliva, že prvním palivovým zdrojem je dávkovač pro dodávání plynového paliva,

-8CZ 290985 B6 že obsahuje zapalovací prostředek, pro zapalování paliva ve spalovacím prostoru, kterým je zapalovací svíčka, žhavicí svíčka nebo jiné zapalovací zařízen,.

že ve spalovacím prostrou je na vybraných místech umístěna vrstva katalytického materiálu, že obsahuje zapalovací prostředek ve formě zapalovací svíčky, která je umístěna v dutině, která je vytvořena ve stěně druhého válce a která je otevřena do drážky, že je opatřen druhým palivovým zdrojem, ve formě vysokotlakého injektoru, upraveným pro přidávání tekutého paliva pod tlakem do spalovacího prostoru, navíc k množství paliva dodávaného do prvního objemu prostřednictvím prvního palivového zdroje, když je druhý píst ve své horní úvrati nebo v blízkosti ní, že obsahuje prostředek k ovládání jak prvního palivového zdroje, dodávajícího do prvního objemu určitý díl z celkového množství vstřikovaného paliva, přičemž začátek a konec dodávání tohoto dílu paliva je vymezen předem stanovenými a od polohy horní úvratě druhého pístu vyměřovanými polohami, tak k ovládání druhého palivového zdroje, vstřikujícího zbývající díl, z celkového množství vstřikovaného paliva, do spalovacího prostoru tehdy, když se oba písty dostanou do svých horních úvrati nebo do jejich blízkosti, že prvním palivovým zdrojem je vysokotlaký palivový injektor, umístěný ve stěně druhého válce a upravený pro přímé vstřikování paliva jak do prvního objemu, tak i do druhého objemu druhého válce, že obsahuje prostředek k ovládání vysokotlakého palivového injektoru, jednak dodávajícího do prvního objemu určitý díl z celkového množství vstřikovaného paliva, přičemž začátek a konec dodávání tohoto dílu paliva je vymezen předem stanovenými a od polohy horní úvratě druhého pístu vyměřovanými polohami, a jednak vstřikujícího zbývající díl, z celkového množství vstřikovaného paliva, do spalovacího prostoru tehdy, když se oba písty dostanou do svých horních úvrati nebo do jejich blízkosti, že ovládací prostředek je upraven pro takové vstřikování celkového množství paliva ve dvou nebo více impulsech, nebo v podstatě nepřetržitě ve stálém nebo měnitelném poměru proudění za daný časový úsek, aby první díl paliva byl vstřikován do prvního objemu druhého válce v průběhu sacího a/nebo kompresního zdvihu druhého válce a aby zbývající díl paliva byl vstřikován do spalovacího prostoru v podstatě v průběhu časového úseku, začínajícího náběhem na proudění plynu nebo po jeho skončení, že ve vzduchovém přívodním kanálu je umístěn škrticí ventil, pro vytvoření možnosti omezení přívodu vzduchu do prvního válce, že ve vzduchovém přívodním kanálu je umístěn jak škrticí ventil, pro vytvoření možnosti omezení přívodu vzduchu do prvního válce, tak druhý palivový zdroj, pro možnost přípravy jiskrou zažehnutelné směsi paliva a vzduchu, že obsahuje jednak druhý palivový zdroj, pro dodávání paliva do prvního válce, jednak škrticí ventil, umístěný ve vzduchovém přívodním kanálu a upravený pro vytvoření možnosti omezení přívodu vzduchu do prvního válce, jednak zapalovací prostředek, pro zapalování paliva ve spalovacím prostoru, jednak ovládací prostředek, pro řízení činnosti zapalovacího prostředku, a jednak prostředek pro zamezení samovznícení paliva, při hodnotách tlaku a teploty dosahovaných ve spalovacím prostoru při dokončování kompresního zdvihu pístů, že zapalovací prostředek je tvořen zapalovací svíčkou, která je umístěna v dutině, která je vytvořena ve stěně druhého válce,

-9CZ 290985 B6 že je opatřen ovládacím prostředkem, pro řízení činnosti obou palivových zdrojů a škrticího ventilu a vytváření možnosti měnění režimů motoru mezi režimem, v němž je první palivový zdroj nečinný nebo v podstatě nečinný a škrticí ventil řídí vytváření v podstatě stechiometrické směsi paliva a vzduchu nasávané do prvního válce, a režimem, v němž je druhý palivový zdroj nečinný nebo v podstatě nečinný a škrticí ventil je v podstatě úplně otevřený, že volnoběžný chod motoru je dosahován vstřikováním paliva z prvního palivového zdroje do vzduchu, který je dodáván do prvního objemu druhého válce, ze kterého směs vystupuje prouděním do spalovacího prostoru poté, kdy je umožněn přívod určitého množství vzduchu do prvního válce, pro snížení kompresní teploty pod hodnotu, při níž by mohlo dojít ke kompresnímu vznětu, přičemž směs je zapalována zapalovací svíčkou až tehdy, když je druhý píst ve výhodné pozici, která odpovídá poloze horní úvratě, že spalovací prostor obsahuje druhý objem druhého válce, že druhý objem druhého válce obsahuje spalovací prostor, že druhý píst je spojen s poháněcím členem, upraveným pro držení druhého pístu v podstatě v klidu vjeho horní úvrati, nebo v její blízkosti, v průběhu přinejmenším části expanzního zdvihu a výfukového zdvihu prvního pístu, že poháněči člen je upraven pro řízení pohybu druhého pístu v menší části rozsahu jeho zdvihu, než prvního pístu v průběhu první části kompresního zdvihu druhého pístu, a pro zrychlení druhého pístu v poslední části kompresního zdvihu, pro dosažení toho, že jak první píst, tak i druhý píst vstoupí do svých horních ůvratí v podstatě současně, že druhý píst je v hlavě válců uložen pomocí pružiny, upravené pro přitlačování druhého pístu do polohy jeho horní úvratě, a poháněči člen obsahuje vačku, upravenou jak pro uvádění druhého pístu do řízeného pohybu, tak pro její odlehnutí od druhého pístu, po část jejího otáčivého pohybu, pro zajištění zrychlení druhého pístu v poslední fázi jeho kompresního zdvihu, že poháněči člen obsahuje vačku pro řízení pohybu druhého pístu, a je upraven jednak pro řízení pohybu druhého pístu během jeho sacího zdvihu, v průběhu jak výfukového, tak i sacího zdvihu prvního pístu, a jednak je upraven pro řízení pohybu druhého pístu během jeho sacího zdvihu, zatímco první píst provádí svůj sací zdvih, že je opatřen prostředkem pro udržování druhého pístu, v průběhu každého cyklu prvního pístu, v poloze jeho horní úvrati, pro zajištění práce motoru v režimu konvenčního spalovacího motoru, že poháněči člen obsahuje elektrické, pneumatické nebo hydraulické ovládací prostředky, že se první předem stanovené množství paliva vpravuje do prvního objemu druhého válce, v průběhu sacího a/nebo kompresního zdvihu druhého pístu, a že druhé předem stanovené množství paliva se vpravuje do prvního válce, v průběhu sacího zdvihu prvního pístu, pro vytvoření směsi paliva a vzduchu s předem určeným poměrem ve spalovacím prostoru prvního válce, jejíž zapálení se uskutečňuje po zahájení proudění směsi paliva a vzduchu, nebo před ukončením tohoto proudění, z prvního objemu do druhého objemu, když dojde ke smísení obou odděleně vytvořených směsí ve spalovacím prostoru, že směs paliva a vzduchu s předem určeným poměrem vytvářená ve spalovacím prostoru prvního válce je bud’ chudší než stechiometrická, neboje v podstatě stechiometrická,

-10CZ 290985 B6 že se první předem stanovené množství paliva vpravuje do prvního objemu druhého válce, v průběhu sacího a/nebo kompresního zdvihu druhého pístu, jehož zapálení ve spalovacím prostoru se uskutečňuje po zahájení proudění směsi paliva a vzduchu, nebo před ukončením tohoto proudění, z prvního objemu do druhého objemu, pro zvýšení teploty a tlaku ve spalovacím prostoru na úroveň postačující k zapálení zbytku proudící směsi paliva a vzduchu kompresním vznětem, že se do prvního válce, v průběhu sacího zdvihu prvního pístu, vpravuje další předem stanovené množství paliva, přičemž se řídí množství vzduchu nasávaného do prvního válce, pro vytvoření směsi paliva a vzduchu v předem určeném poměru v prvním válci, že směs paliva a vzduchu s předem určeným poměrem vytvářená v prvním válci je v podstatě stechiometrická, že se u vzduchu nasávaného do prvního válce řídí jeho průtok škrcením, pro udržování takových mezních hodnot kompresních teplot a tlaků ve spalovacím prostoru, které jsou nižší než hodnoty při kterých by mohlo dojít ke kompresnímu vznětu směsi před jejím řízeným zapálením, že se první předem stanovené množství paliva zapaluje buď prostřednictvím jiskry, nebo kompresním vznětem, že se do spalovacího prostoru ke konci kompresního zdvihu druhého pístu vpravuje pod vysokým tlakem druhé předem stanovené množství tekutého paliva, pro zajištění zapálení kompresním vznětem, že se první předem stanovené množství paliva vpravuje do prvního objemu druhého válce, v průběhu sacího zdvihu druhého pístu, že palivem pro druhá předem stanovená množství je palivo s nízkým oktanovým číslem nebo palivo s vysokým cetanovým číslem, a že palivem pro první předem stanovená množství je těkavé palivo s vysokým oktanovým číslem, že palivem pro první předem stanovená množství je buď benzín, nebo motorová nafta, že druhý píst uskutečňuje svůj sací zdvih buď v průběhu přinejmenším části výfukového a sacího zdvihu prvního pístu, nebo v podstatě v průběhu celého výfukového a sacího zdvihu prvního pístu, a že druhý píst uskutečňuje svůj kompresní zdvih v průběhu celého kompresního zdvihu prvního pístu, přičemž zůstává v podstatě v klidu ve své horní úvrati buď v podstatě po celou dobu průběhu expanzního zdvihu prvního pístu, nebo v podstatě v průběhu výfukového a expanzního zdvihu prvního pístu.

Jednou z významných výhod všech provedení spalovacího motoru podle tohoto vynálezu je to, že jak dieselový motor, tak i SIGE motor mohou být upraveny podle výše popsaného principu pouze změnou konstrukčního řešení hlavy válce, přičemž skříň klikového hřídele a soustava převodovky zůstanou nedotčeny.

Když motor pracuje v režimu SIGE, může dřík menšího pístu vyžadovat účinné chlazení z důvodu potřeby udržování jeho teploty natolik nízko, aby nedocházelo k předčasnému samozápalu již smíchané směsi vzduchu/paliva vstupující do motoru přívodním ventilem.

V režimu SIGE může být takové chlazení dosahováno rozstřikováním proudu oleje z pístního čepu do vnitřní dutiny sloupku, avšak problém předčasného samozápalu při provozu v režimu

-11 CZ 290985 B6

SIGE může být vyřešen v souvislosti s konstrukčním řešením podle přihlašovaného vynálezu. Konstrukční řešení podle přihlašovaného vynálezu má další výhody. Při hybridizaci principu Merrittova motoru s dieselovým motorem, jak je popsáno v GB-A-2246394, umožňuje přemístění dříku snadnější rozmísťování rozstřikovaného paliva z dieselového palivového injektoru do spalovacího prostoru.

Přehled obrázků na výkresech

Přihlašovaný vynález je následně vysvětlen pomocí popisu příkladného provedení s odkazy na připojené výkresy, na nichž:

Obr. 1 znázorňuje dílčí průřez částí prvního provedení Merrittova motoru s přímou ingresí podle přihlašovaného vynálezu předvedeného u konce sacího zdvihu;

Obr. 2 motor podle obr. 5 u konce kompresního zdvihu;

Obr. 3a, 3b, 3c, 3d znázorňují jeden úplný cyklus činnosti motoru podle obr. 1 a 2;

Obr. 4a předvádí křivky vychylování úhlů klikového hřídele většího a menšího pístu motoru podle obr. 1 a 2 v průběhu kompresních zdvihů, čímž je znázorněn způsob řízení procesu ingrese;

Obr. 4b detail z obr. 8a, znázorňující řízení celého průběhu procesu ingrese;

Obr. 5 detailní nárys malého válce a pístu motoru podle obr. 1 a 2 bezprostředně před ingresí;

Obr. 6 znázorňuje situaci při probíhající ingresi;

Obr. 7 znázorňuje druhé provedení Merrittova motoru s nepřímou ingresí podle přihlašovaného vynálezu v konečné fázi sacího zdvihu;

Obr. 8 znázorňuje třetí provedení motoru s mezivstupní ingresí podle tohoto vynálezu v konečné fázi kompresního zdvihu;

Obr. 9a, 9b, 9c a9d znázorňují půdorysy čtyř podob otvorů prošlehávám' desky v hlavě válce motorů podle přihlašovaného vynálezu;

Obr. 10 modifikované provedení mající zapalovací svíčku, dolní drážku a omezovači otvor pro systém nepřímé ingrese;

Obr. 11 znázorňuje čtvrté provedení motoru s přímou ingresí podle přihlašovaného vynálezu v podobě hybridního konstrukčního řešení pro jiskrou zažehávané spalování chudé směsi;

Obr. 12 znázorňuje páté provedení motoru s přímou ingresí podle přihlašovaného vynálezu v podobě konstrukčního řešení dieselového hybridního spalování a obr. 13 znázorňuje šesté provedení motoru s přímou ingresí podle přihlašovaného vynálezu v podobě dieselového hybridního konstrukčního řešení, v němž má menší válec dva palivové injektory.

Na obr. 14a, 14b, 14c a 14d je znázorněn jeden úplný cyklus činnosti motoru z obr. 13.

- 12CZ 290985 B6

Na obr. 15 je znázorněno sedmé provedení motoru s přímou ingresí podle přihlašovaného vynálezu v podobě dieselového hybridního konstrukčního řešení, v němž má menší válec jeden palivový injektor, přičemž na obr. 16a, 16b, 16c a 16d je znázorněn jeden úplný cyklus činnosti motoru z obr. 15.

Obr. 17 znázorňuje modifikované provedení motoru podle obr. 7 v momentu zahájení výfukového zdvihu většího pístu, který je vhodný při použití benzínového paliva s uplatněním STCI;

Obr. 18 znázorňuje možná umístění palivových injektorů;

Obr. 19 modifikované provedení motoru podle obr. 1 pracujícího v hybridním režimu SIGE;

Obr. 20a, 20b, 20c a 20d znázorňují jeden úplný cyklus činnosti motoru z obr. 19, jehož malý píst má prodloužený sací zdvih a využívá přímou ingresi;

Obr. 21a, 21b, 21ca21d znázorňují jeden úplný cyklus činnosti motoru na obr. 19, jenž pracuje čistě v režimu SIGE a jehož menší píst je stacionární, přičemž obr. 22 znázorňuje mechanismus zdvojené vačky, jenž může být uplatněn pro uvádění menšího pístu motoru do pohybu v poměrně dlouhém zdvihovém rozsahu při použití poměrně malých zdvihů vačky.

Příklady provedení vynálezu

V Dl Merrittově motoru, jehož příklad je předveden na obr. 1 a 2, je průchod mezi větším válcem 12 a spalovacím prostorem 20 větší a může mít rozměr plného vrtání menšího válce 14.

V IDI Merrittově motoru, jehož příklad je předveden na obr. 7, může být otvor 2161 udělán poměrně menší, aby podpořil jak vířivý pohyb vzduchu dodávaného do spalovací komory v průběhu kompresního zdvihu většího pístu 16, tak i prudké proudění horkých plynů v průběhu zahajovací fáze expanzního zdvihu podobným způsobem, jak je tomu v případě IDI dieselového motoru.

V INI Merrittově motoru, jehož příklad je předveden na obr. 8, je na větším pístu 16 utvořen výstupek 116. který částečně uzavírá průchod v průběhu poslední fáze kompresního zdvihu a zahajovací fáze expanzního zdvihu.

Dl Merrittův motor podle obr. 1 až 3 má větší válec 12 a menší válec 14. který je souosým prodloužením většího válce 12. V menším válci 14 se pohybuje menší píst 18. který má korunu 35 a válcový vodicí dřík 234· Ve větším válci 12 se pohybuje větší píst 16, který má korunu 36 a který je utěsněn obvyklým způsobem pístními kroužky. Oba válce 12, 14 mohou být uváděny do pohybu zvlášť samostatnými mechanismy, které mohou být zpřevodovány nebo vzájemně propojeny vazbou C či konstruovány tak, aby byly společně ovládány vhodným poháněcím členem D. Větší píst 16 může být například ovládán klikovým hřídelem a připojeným ojničním uspořádáním a menší píst 18 může být ovládán vačkou 500 připojenou k vačkovému hřídeli 600. Rozsah zdvihu obou pístů 16,18 může být rozdílný. Větší píst 16 má výhodně delší zdvih.

Menší píst 18 rozděluje druhý válec 14 na první objem 15a za korunou 35 menšího pístu 18 obsahujícího vodicí dřík 234 a na druhý objem 15b, který se nachází mezi oběma písty 16, 18 (viz obr. 3a). Bude oceněno, že tyto objemy 15a, 15b se mění v závislosti na pohybu pístu 18.

- 13 CZ 290985 B6

Zdvihový objem obsažený v menším válci 14 je prostor, který je ohraničen stěnou 14a válce, zadním povrchem koruny 35 menšího pístu 18 a povrchem dříku 234 menšího pístu 18. Toto je nejlépe vidět na obr. 1, kde je zdvihový objem menšího válce 14 maximální tehdy, když je menší píst 18 v dolní úvrati. Obr. 2 předvádí motor bezprostředně u konce kompresního zdvihu, kdy jak větší píst 16, tak i menší píst 18 vstupuje do příslušných poloh jejich horních úvrati. Nyní se prostor ohraničený stěnou 14a stává spalovacím prostorem 20.

Koruna 35 menšího válce 18 má okraj 37, jehož axiální tloušťka je podstatně menší než délka zdvihu pístu 18. Koruna 35 je předvedena tak, aby byl vidět válcový obvodový okraj 37, který je mírně vzdálen od stěny 14a menšího válce 14, aby byla vytvořena kruhová mezera 128. Jak je vidět na výkrese, je horní konec menšího válce 14 opatřen vhodně volenou drážkou 39. která vytváří obtok podporující ingresi, jak bude vysvětleno v dalším textu a rovněž vytváří vůli v objemu menšího válce 14.

Koruna 35 menšího pístu 18 je předvedena ve zjednodušené podobě na obr. 1 a 2. Její konstrukční řešení může mít řadu podob a některé z nich jsou popsány v dalším textu.

Menší píst 18 je kluzně veden ve vrtání 511 hlavy válce motoru. Vrtání 511 vytváří malou vůli kolem dříku 234, což umožňuje jak volný pohyb, tak i utěsnění proti úniku přebytečných plynů. Za účelem utěsnění dříku 234 a omezení úniku plynů může být dokonce uplatněn jeden nebo i více kluzných těsnicích kroužků 510 umísťovaných za sebou. Menší píst 18 se pohybuje v závislosti na činnosti vačky 500. která se otáčí poloviční rychlostí než je tomu v případě otáčení klikového hřídele. Pružina 501 udržuje píst 18 ve stálém dotyku s vačkou 500. Uvedená vačka 500 je synchronizována s mechanismem klikového hřídele většího pístu 16, aby existovala jistota, že dosáhne-li píst 16 své horní ůvratě na konci kompresního zdvihu (viz obr. 2), dostane se v podstatě i menší píst 18 do své horní ůvratě, jak je předvedeno. V horní úvrati může dolní povrch koruny 35 menšího pístu 18 utěsnit těsnicí čelo 515 tak, zeje v podstatě zabráněno úniku plynů vrtáním 511 a kolem dříku 234.

Tvar vačky 500 umožňuje prodloužení sacího zdvihu menšího pístu 18.

Pohyb menšího pístu 18 se odlišuje od pohybu většího pístu 16 nejen v délce zdvihu. Sací zdvih menšího pístu 18 může například pokračovat při výfukovém zdvihu stejně tak jako při sacím zdvihu většího pístu 16. Rovněž zahájení a/nebo ukončení zdvihů obou těchto válců 12, 14 se nemusí konat přesně ve stejný okamžik.

Bude oceněno, že mechanismus ovládající menší píst 18 se může odlišovat od předvedeného systému vačkového hřídele 600. Například může být použito vačkou ovládané vahadlo nebo vahadlové rameno 519 ovládané dvěma vačkami 500. jak je předvedeno na obr. 22. Alternativně může být toto ovládání dosaženo při použití hydraulického nebo pneumatického systému, který je ovládán povely z klikového hřídele většího pístu 16. Jestliže takové ovládání selže, pak chybný pohyb menšího pístu 18 může při nežádoucím střetu poškodit větší píst 16.

Tekuté palivo je vpravováno do menšího válce 14 vstupním palivovým ventilem z palivového zdroje 34 v průběhu sacího zdvihu a/nebo kompresním zdvihu menšího pístu 18. Proto může být palivový zdroj 34 konstrukčně řešen pro dodávání paliva při poměrně nízkém tlaku a může využít výhodu ochrany poskytnutou korunou 35 menšího pístu 18 tehdy, když utěsňuje čelo 515 v průběhu spalovací periody a expanzního zdvihu většího pístu 16. Tekuté palivo může být rozstříknuto v určité dávce vzduchu.

Do válce 14 může být rovněž vpravováno plynové palivo prostřednictvím malého ventilového mechanismu (není předveden na nákresech), který může být uváděn do činnosti mechanicky nebo elektricky a může dodávat palivo směšované s určitou dávkou vzduchu.

- 14 CZ 290985 B6

Jako alternativa palivového injektoru může být využit pohyb menšího pístu 18, jehož účinkem může být palivo čerpáno skrze dřík 234 a vstřikováno do válce 14 z otvoru v dolním povrchu koruny 35 nebo v jeho blízkosti. V takovém provedení (není předvedeno na výkresech) může být palivový zdroj 34 a jeho palivové čerpadlo součástí konstrukčního řešení menšího pístu 18.

Větší válec 12 má ve výfukovém kanálu 2 7 upraven výfukový ventil 26 a přívodní kanál 25 je opatřen sacím ventilem 24, určeným pro vstup v podstatě neškrceného vzduchu do většího válce 12.

Spalovací prostor 20 může být opatřen zapalovací svíčkou 52, která umožňuje činnost na principu SICI. V takovém případě může být kompresní poměr motoru snížen, protože zážeh bohaté směsi (obsahující odpařené palivo) po vstupní ingresi přes drážku 39 a mezeru 128 u konce kompresního zdvihu je nejdříve způsoben jiskrou, která se objevuje krátce před momentem znázorněným na obr. 2. Bezprostředně po jiskře zvyšuje počáteční spalování teplotu a tlak ve spalovacím prostoru 20. takže zbývající palivo, které pokračuje v ingresi přes mezeru 128 a drážku 39, je pak zapalováno kompresním zapalováním.

Objem spalovacího prostoru 20 předvedeného na obr. 2 je výhodně obsažen v prostoru vytvořeném válcem 14 v hlavě válce, avšak může být rozšířen do většího válce 12 například do prohlubně 117. znázorněné čárkovaně v koruně většího pístu 16. Alternativně může být objem spalovacího prostoru 20 zmenšen uplatněním výstupku 116, jenž je rovněž znázorněn čárkovaně, na koruně 36 většího pístu 16.

Buď jeden, nebo oba válce 16, 18 mohou mít výstupky 116 nebo prohlubně 117, které mohou napomáhat řízení pohybu plynu ve spalovacím prostoru 20 a rovněž umožňují seřízení objemu spalovacího prostoru 20 tak, aby byl dosažen požadovaný kompresní poměr motoru. Jestliže objem zvolený pro menší válec 14 nepostačuje k vytvoření požadované objemové vůle ve spalovacím prostoru 20 v podmínkách daného kompresního poměru, může být vytvořena další spalovací objemová vůle buď uplatněním prohlubně 117 v koruně 36 většího pístu 16, nebo vybráním v hlavě válce, které může obsahovat dutiny pro sedla ventilů.

Objem menšího válce 14 může být buď menší, nebo větší než objem spalovacího prostoru 20. Neupravovaný Merrittův motor vyžaduje, aby všechny dodávky paliva do motoru byla dodávány do menšího válce 14 a takové řešení může výhodně těžit z větších zdvihových objemů menšího válce 14 nebo z většího poměru E zdvihového objemu. Merrittův motor v hybridní podobě může využívat nižší hodnoty E. Menší válec 14 může být například zmenšen, aby do něj byla vpravována jen malá část paliva dodávaného do motoru. Zbytek paliva může být dodáván buď přímo do spalovacího prostoru 20, jak je tomu v případě hybridního režimu Merritt/diesel, nebo do přívodního kanálu 25 většího válce 12, jak je tomu v případě hybridního režimu Merritt/SIGE. V tomto smyslu vytváří menší válec 14 zapalovací zesilovač, který může podstatně zvýšit energii, která je k dispozici pro zapálení hlavní dávky paliva. Taková řešení mohou zdokonalit spalovací proces v dieselových motorech nebo umožňovat zážeh chudých, předem směšovaných směsí vzduchu/paliva v SIGE motorech.

Tvarování vačky 500 přemísťuje menší píst 18 z homí úvrati do dolní úvrati při otočení vačky o 180° nebo při otočení klikového hřídele o 380°. Toto umožňuje provedení delšího sacího zdvihu menšího pístu 18. což se koná současně v průběhu jak výfukového zdvihu, tak i sacího zdvihu většího pístu 16. Kompresní zdvih menšího pístu 18 se může uskutečnit při otočení vačky 500 o 90° a v průběhu posledního otočení vačky 500 o 90° zůstává menší píst 18 v klidu v jeho homí úvrati.

Obr. 3a až 3d schématicky znázorňují činnost motoru podle obr. 1 a 2 v čistém Merrittově způsobu ve čtyřdobém cyklu. Obr. 3a až 3d představují sací zdvih, kompresní zdvih, expanzní zdvih a výfukový zdvih většího pístu 16. Obr. 3d a 3a představují sací zdvih menšího pístu 18,

- 15CZ 290985 B6 obr. 3b představuje zahájení kompresního zdvihu obou pístů 16, 18 a obr. 3c představuje stacionární nebo klidovou periodu malého pístu 18.

Časovači uspořádání předvedené na obr. 3a až 3d umožňuje, aby menší píst 18 zahájil svůj sací zdvih, tj. pohyb z jeho horní úvratě, když větší píst 16 zahajuje výfukový zdvih tím, že se začne pohybovat z jeho dolní úvratě (obr. 3d). V této situaci je rychlost pohybu menšího pístu 18 ve srovnání s rychlostí většího pístu 16 zpomalena natolik, že menší píst 18 se dostane přibližně do poloviny délky svého sacího zdvihu tehdy, když se větší píst 16 dostane do polohy horní úvratě na konci výfukového zdvihu (obr. 3a). Menší píst 18 pak pokračuje v sacím zdvihu směrem od jeho horní úvratě, zatímco větší píst 16 se také pohybuje od horní úvratě v průběhu jeho sacího zdvihu. Po ukončení sacích zdvihů může jak větší píst 16, tak i menší píst 18 zahájit kompresní zdvih v příslušných válcích 12, 14 přibližně současně (obr. 3b). Nakonec menší píst 18 zůstává stacionární v jeho horní úvrati tehdy, když větší píst 16 podstupuje expanzní zdvih (obr. 3c). V případě tohoto uspořádání se první fáze sacího zdvihu menšího pístu 18 koná v průběhu výfukového zdvihu většího pístu 16 a druhá fáze v průběhu sacího zdvihu většího pístu 16.

Důležitou výhodou takového uspořádání je to, že vačkový hřídel 600 vytváří v průběhu zdvihu dlouhý kruhový oblouk, který může být větší než 180 vačkových stupňů. Toto umožňuje použití poměrně velkých vačkových zdvihů bez nadměrných mechanických zátěží. Hlavní užitek prodloužení doby sacího zdvihu menšího pístu 18 spočívá v tom, že je vytvořen dodatečný časový úsek pro odpařování paliva v prvním objemu 15a menšího válce 14.

Palivový zdroj 34 může zahájit dodávání paliva na začátku sacího zdvihu menšího pístu 18 (obr. 3d) a dodávání může pokračovat v průběhu celého sacího zdvihu a dokonce ještě v průběhu jeho kompresního zdvihu. Vstřikování paliva by mělo být upřednostňované zahájeno co nejdříve, jak je to jen možné na začátku sacího zdvihu menšího pístu 18. aby se maximálně prodloužil časový úsek pro odpařování paliva v menším válci 14. V průběhu počáteční fáze sacího zdvihu vstupují výfukové plyny z většího válce 12 do prvního objemu 15a skrze mezeru 128 kolem koruny 35 menšího pístu 18. Tyto horké plyny napomáhají odpařování paliva vstřikovaného palivovým zdrojem 34 ve formě injektoru.

Menší válec 14 nemá ani sací ani výfukové ventily a v průběhu poslední fáze sacího zdvihu menšího pístu 18 proudí čerstvý vzduch z většího válce 12 skrze mezeru 128 a směšuje se s obsahem menšího válce 14. Může být použita vhodně volená dolní drážka 391 (obr. 10), kterou lze vytvořit zvětšením obvodové mezery 128 kolem koruny 35 malého pístu 18. výsledkem čehož je zvýšení množství vzduchu přemísťovaného do menšího válce 14 tehdy, když píst 18 ukončuje svůj sací zdvih v dolní úvrati. V jednom možném uspořádání vhodném pro provedení motoru s přímou ingresí nebo provedení s mezivstupní ingresí může koruna 35 menšího pístu 18 vystoupit zvrtání menšího válce 14 na konci sacího zdvihu, aby napomohla dalšímu nasání vzduchu z většího válce 12 do menšího válce 14.

Velikost mezery 128 může být konstrukčně řešena záměrně tak, aby se tlak v menším válci 14 snížil na takové hodnoty, které jsou nižší než tlak ve větším válci 12 v průběhu sacího zdvihu menšího válce 14. Mezera 128 by měla být konstrukčně řešena s ohledem na rozsah rychlosti motoru, použité palivo poměr E zdvihového objemu a další parametry. Pokud je uplatněna horní drážka 39, může být mezera 128 velmi malá, a to až téměř po skutečný dotyk, s kluznou vůlí, aby nemohlo dojít k ingresi před tím, než okraj válce 18 vstoupí do drážky 39. Drážka 39 může být vynechána, ale v tomto případě musí být mezera 128 natolik velká, aby palivo mohlo v průběhu ingrese proudit touto mezerou 128 do spalovacího prostoru 20.

Tím, že se velikost prvního objemu 15a válce 14 zvětšuje v průběhu sacího zdvihu, je přemísťování plynů do tohoto prvního objemu 15a válce 14 z válce 12 ovlivňováno zvýšením tlaku ve válci 14 účinkem odpařování paliva.

-16CZ 290985 B6

Poté, co se první objem 15a válce 14 začne zmenšovat v průběhu kompresního zdvihu (obr. 3b), je segregace udržována až do konce kompresního zdvihu menšího pístu 18.

Když je segregace definitivně ukončena, dochází k vypuzení směsi plynů nacházejících se v prvním objemu 15a menšího válce 14 do spalovacího prostoru 20 v procesu ingrese. Tato směs obsahuje odpařené palivo, určitou dávku vzduchu a nějaké výfukové plyny a pravděpodobně část dávky paliva, která je ještě v tekutém stavu, avšak s natolik nízkým obsahem kyslíku, jenž by postačoval k zapálení kompresním vznětem.

V průběhu tohoto procesu ingrese se dolní strana koruny 35 menšího pístu 18 prudce pohybuje směrem ke koncovému čelu 515 menšího válce ]4. Toto je zřetelněji znázorněno na obr. 5 a 6. Obr. 5 předvádí menší píst 18 v upřednostňovaném provedení na konci kompresního zdvihu bezprostředně před zahájením ingrese. V tomto momentu ještě trvá segregace aje ukázáno, jak se vzduch přemísťuje ze spalovacího prostoru 20 do prvního objemu 15a skrze mezeru 128.

Jak je vidět na obr. 6 má okraj 3 7 pístové koruny 35 nezakrytou drážku 39 a po náhlé změně světlostního objemu v malém válci 14 a současném zvětšení mezery 128 vstupu, je obsah prvního objemu 15a v procesu ingrese do spalovacího prostoru 20. což je znázorněno šipkami 5111. Tvarování vačky 500 může být konstrukčně řešeno tak, aby menší píst 18 mohl dosednout do svého sedla 515 při určité rychlosti. Tímto způsobem jsou plyny přinuceny k ingresi účinkem určité přijatelné síly. Směs paliva/vzduchu může být v procesu ingrese řízen určitým způsobem, který je dán tvarem drážky 39 a bude oceněno, že existují některé možnosti provedení takového tvaru. Jedna taková možnost je vidět na obr. 18, kde jak tvar drážky 39, tak i tvar koruny 35 menšího pístu 18 vytvářejí rozbíhající se průchod pro vstupující směs paliva/vzduchu v procesu ingrese, což je na obr. 18 znázorněno šipkami.

Palivo vstupující do spalovacího prostoru 20 se směšuje s dalším kyslíkem aje zapáleno buď kompresním vznětem, nebo zážehem jiskrou při použití zapalovací svíčky 52. Všechno palivo však nebude zcela spáleno do ukončení procesu ingrese a menší píst 18 zůstává usazen v sedle 515, jak je vidět na obr. 18.

Jakékoli úniky plynu skrze těsnicí kroužky 510 v průběhu kompresního zdvihu nebo periody sání mohou být shromažďovány v malém sběrném potrubí 5100 (obr. 5 a 6), odkud mohou být odváděny přes průchod 5101 do vzduchového přívodního kanálu 25 většího válce 12.

V průběhu expanzního zdvihu většího pístu 16 je menší píst 18 v klidu a tím je chráněn jak těsnicí kroužek 510, tak i palivový zdroj 34 před účinky vysokého tlaku a vysokých teplot. Koruna 35 menšího pístu 18 je v průběhu spalovací periody zahřívána a toto zahřívání napomáhá odpařování paliva v následujícím cyklu činnosti motoru.

Klidová poloha menšího pístu 18 v průběhu většiny spalovací periody a během expanzního zdvihu napomáhá zlepšení spalovacího procesu.

Výfuková fáze (obr. 3d) většího pístu 16 se shoduje se zahájením sacího zdvihu menšího pístu 18 a vstřikování paliva do prvního objemu 15a může být zahájeno v průběhu tohoto zdvihu.

Zahájení a ukončení pohybů menšího pístu 18 mezi jeho dolní a horní ůvratí se může nebo nemusí přesně shodovat v určeném časování se zahájením nebo ukončením pohybů většího pístu 16 mezi jeho dolní a horní ůvratí. Je potřebné načasovat ingresi v takovém momentu, kdy menší píst 18 vstupuje do horní úvratě nebo právě začíná odkrývat, je-li uplatněna, drážku 39. aby byl podpořen moment zážehu v optimální poloze klikového hřídele, kdy větší píst 16 vstoupí do své horní úvrati. Zážeh může být vyvolán v důsledku výboje jiskry vyvolané na zapalovací svíčce 52 nebo kompresním vznětem, pokud volba kombinace použitého paliva a kompresního poměru motoru kompresní vznět umožňuje.

- 17CZ 290985 B6

Zdvih menšího pístu 18 je kratší než zdvih většího pístu 16, a to upřednostňované značně kratší.

Druhé použitelné časovači uspořádání využívá vačku 506, která je předvedena na obr. 21. Sací zdvihy menšího pístu 18 i většího pístu 16 jsou zahájeny přibližně ve stejné poloze klikového hřídele a kompresní zdvihy obou uváděných pístů 16, 18 jsou ukončovány rovněž v přibližně stejné poloze klikového hřídele. Proto větší píst 16 pokračuje v expanzním zdvihu, jenž je následován výfukovým zdvihem, zatímco menší píst 18 zůstává stacionární v průběhu obou uvedených zdvihů a nachází se v klidu v horní úvrati, do níž vstoupil po ukončení kompresního 10 zdvihu. Pro pohyb pístu lze využít i jiné možnosti časovacího uspořádání.

Pohyby obou pístů 16, 18 (předvedených na obr. 3) nemusejí být přesně synchronizovány. Menší píst 18 by měl upřednostňované zůstat usazen v jeho sedlovém čele 515 po většinu průběhu expanzního zdvihu většího pístu 16. Pak by měl zahájit svůj sací zdvih buď před koncem 15 expanzního zdvihu většího pístu 16. nebo na začátku či v průběhu výfukového zdvihu většího pístu 16. Alternativně může zahájit svůj sací zdvih kdykoliv v průběhu výfukového zdvihu většího pístu 16. Jestliže menší píst 18 zahájí svůj sací zdvih v průběhu výfukového zdvihu většího pístu 16, bude nasávat nějaké horké plynné produkty vzniklé spalováním do prvního objemu 15a menšího válce 14. Když je do něj palivo vstřikováno v průběhu sacího zdvihu, 20 budou horké plyny napomáhat odpařování paliva.

V provedení Merrittova motoru s nepřímou ingresí, které je převedeno na obr. 7, 10 a 17, je spalovací prostor 20 částečně oddělen od většího válce 12 přepážkou 216, jež má otvor 2161, který umožňuje pohyb plynu mezi spalovacím prostorem 20 a větším válcem 12 a slouží řadě účelů. Podporuje vířivý pohyb vzduchu z většího válce 12 do spalovacího prostoru 20 v průběhu kompresního zdvihu většího pístu 16. Rovněž podporuje únik horkých plynů ze spalovacího prostoru 20 v průběhu počátečních fází spalování v podobě proudu s vysokou rychlostí. Tento proud může být nasměrován do ventilových dutin ve válci 12, které obsahují nevyužitý nebo pasivní vzduch, jenž je takto donucen k účasti na spalovacím procesu. Velikost otvoru 2161 30 může být různá podle vlastní volby konstruktéra v závislosti na použitém palivu a kompresním poměru. Směšovací uspořádání s nepřímou ingresí může být použito v Merrittových motorech používajících benzínové či naftové palivo nebo i jiné palivo vhodné pro kompresní vznět nebo režim STCI. Zřejmou výhodou Merrittova motoru s nepřímou ingresí je snížení potřeby prostoru pro otvor 2161 v prošlehávací desce motoru. Toto snižuje možnost vzniku překážek ve 35 ventilovém prostoru, jak může být vidět na obr. 7 a 9. Objem spalovacího prostoru 20 může být obsažen mezi přepážkou 216 a korunou 35 menšího pístu 18 nebo může být částečně rozšířen do většího válce 12, například v podobě prohlubně 117 ve větším pístu 16, jak je to vidět na obr. 7.

V provedení Merrittova motoru s mezivstupní ingresí, předvedeném na obr. 8, je oblast 40 spalovacího prostoru 20, která se otevírá směrem k válci 12, dočasně blokována pevným výstupkem 116, který obsahuje průchod nebo otvor 1161. které plní stejnou funkci jako otvor 2161 na obr. 7. Tento průchod má schopnost řídit proud vzduchu z válce 12 do spalovacího prostoru 20 s tangenciální a/nebo axiální složkou rychlosti. Toto podporuje vířivý pohyb plynu ve vzduchu, kteiý je přiváděn do spalovacího prostoru 20 v průběhu pozdní fáze kompresního 45 zdvihu.

Pevné ohraničení může mít tvar zátky, která je vytvořena jako výstupek 116 na pístu 16. Zátka může mít značnou vůli ve vztahu ke stěně 14a menšího válce 14 obsahujícího spalovací prostor 20, aby nemohlo dojít ke vzájemnému dotyku při pohybu válce 16. Účinná výška H výstupku 50 116 nad korunou 36 většího pístu 16 může být poměrně malá, a to například v rozsahu 10 % až % délky zdvihu většího válce 16. To je dáno tím, že větší díl (například 50 % až 70 %) hmoty vzduchu ve válci 12 je přemísťován za výstupek 116 do spalovacího prostoru 20 v průběhu posledních 10 % až 20 % pohybu většího pístu 16 směrem ke konci kompresního zdvihu. Navíc tento vzduch má vyšší hustotu, jak tomu bývá ve vysoce stlačeném stavu.

- 18CZ 290985 B6

Jak může být vidě na obr. 8, má výstupek 116 a píst 18 částečně kulovité tvarování povrchů, které napomáhá vytváření vířivého pohybu vzduchu ve spalovací komoře 20.

Na obr. 9a až 9d jsou znázorněny půdorysy čtyř možných provedení prošlehávací desky motoru. Prošlehávací deska obsahuje sedla hlav ventilů 24 a 26 a uvedené obr. 9 ukazují možné tvary otvorů mezi větším válcem 12 a menším válcem 14. Uspořádání na obr. 9d a 9c umožňuje uplatnění čtyř ventilů vjednom válci. Dva sací ventily 24 a dva výfukové ventily 26 jsou rozmístěny kolem středově umístěného menšího válce 14 v motoru s přímou ingresí. Příčný io průřez menšího válce 14 může být kruhový nebo může mít jiný vhodný tvar, jak je například vidět na obr. 9c, aby byly vytvořeny podmínky pro co nej lepší využití oblasti, která je v prošlehávací desce k dispozici. Přímé vedení dříku 234 menšího pístu 18 zajišťuje to, že koruna 35 může mít v příčném průřezu různý tvar, aniž by existovalo nebezpečí narážení na stěnu 14a menšího válce 14. Čtyřventilové uspořádání je symetrické a podporuje dobré proudění 15 plynů. Obr. 9a předvádí příklad dvouventilového uspořádání v motoru s nepřímou ingresí. V tomto případě je spalovací prostor 20 propojen s větším válcem 12 otvorem 2161 (viz také obr. 7).

Obr. 9b předvádí ventilové dutiny 424 sacího ventilu 24 a výfukového ventilu 26 a pohled na 20 konec spalovacího prostoru 20 uplatněného v motoru s nepřímou ingresí. V hlavě válce nebo alternativně v koruně 36 většího pístu 16 jsou vyřezány mělké průchody 360 tak, aby směrovaly plyny do a z otvoru 2161. Šipka 369 znázorňuje směr víření vzduchu pronikajícího do spalovacího prostoru 20 v průběhu závěrečné fáze kompresního zdvihu, zatímco šipky 367 a 368 znázorňují směr víření hořících plynů, které prošlehávají z mělkých průchodů 360 do dutin 424 25 ventilů 24,26. Tímto způsobem se může kyslík, který se nachází v pasivních objemech dutin 424 ventilů 24, 26 zúčastnit spalovacího procesu obdobně tak, jak je tomu v případě činnosti IDI dieselového motoru, který využívá uspořádání Ricardo Comet.

V motoru podle přihlašovaného vynálezu je segregace procesem udržování směsi paliva/vzduchu 30 v prvním objemu 15a menšího válce 14 odděleně od vzduchu vstupujícího do většího válce 12.

Tento proces je založen na skutečnosti, že tlak převládající v prvním objemu 15a je menší nebo stejný jako tlak ve druhém objemu 15b v průběhu sacího zdvihu a většiny kompresního zdvihu menšího pístu 18. Tato segregace je dosahována při uplatnění jednoho nebo více různých znaků, jako jsou následující znaky:

1. Mezera 128 mezi stěnami menšího válce 14 a korunou 35 menšího pístu 18, jeli natolik velká, aby umožnila proudění plynu za určitých podmínek.

2. Mezera 128 mezi stěnami menšího válce 14 a korunou 35 menšího pístu 18, jeli příliš malá na to, aby umožnila proudění plynu.

3. Horní drážka 39, jejíž objem poskytuje menšímu válci 14 světlostní objem.

4. Poměr relativní komprese k objemu ingrese.

5. Souvislost změny polohy klikového hřídele týkající se menšího pístu 18 ve vztahu k většímu pístu 12, a to především v průběhu kompresního zdvihu. Toto určuje poměr zmenšení objemu v menším válci 14 a ve větším válci 12 v průběhu většiny kompresního zdvihu obou válců 12, 14.

Uplatnění uvedených znaků ve zvolené kombinaci nebo zvlášť v závislosti na konstrukčním řešení motoru brání ingresi až do ukončení kompresního zdvihu menšího pístu 18. Uplatnění znaku 2 bude například vyžadovat též uplatnění znaku 3. Uplatnění znaku 1 však může

-19CZ 290985 B6 vyžadovat takové konstrukční řešení, kdy se menší píst 18 více opožďuje za větším pístem 16 (znak 5).

Znaky 2 a 3 jsou uplatněny například na obr. 5, který předvádí přemísťování plynu kolem koruny 35 menšího pístu 18 skrze mezeru 128. V průběhu sacího zdvihu menšího pístu 18, kdy se první objem 15a válce 14 zvětšuje, je palivo vpravováno do prvního objemu 15a, například palivovým zdrojem 34· Tím, jak se palivo odpařuje, vyvíjí se v prvním objemu 15a dodatečný dílčí tlak a, zůstane-li tento tlak nižší než tlak ve větším válci 12 v průběhu výfukového zdvihu většího pístu 16, pronikne část plynů z většího válce 12 skrze mezeru 128, výsledkem čehož je smíchání těchto plynů s palivem. Omezení dané rozměrem mezery 128 může napomoci poklesu tlaku, který udržuje tlak v prvním objemu 15a pod hodnotou tlaku ve větším válci 12 a výsledkem toho může být zvýšení rychlosti motoru.

Aby byla v průběhu sacího zdvihu menšího pístu 18 zajištěna úplná segregace, vzniká potřeba přizpůsobení množství paliva dodaného do prvního objemu 15a v menším válci 14 zdvihovému objemu tohoto menšího válce 14, neboť je nutné udržovat celkový tlak v prvním objemu 15a na nižší úrovni, než je úroveň tlaku ve větším válci 12 v průběhu jeho sacího zdvihu. Těkavější paliva, jako je benzín, mohou vyžadovat uplatnění většího zdvihového objemu menšího válce 14 ve srovnání s méně těkavými palivy, která se nemohou úplně od pařit v menším válci 14 před tím, než je zahájen proces ingrese. V Merrittově motoru však mohou být použita i méně těkavá paliva, protože ingresní proces může vyvolat silné uvolnění plynů, jak je znázorněno na obr. 6 a tyto plyny mohou sebou strhávat zbylé neodpařené palivo v podobě drobných kapiček tekutiny, které mohou prudce shořet ve spalovacím prostoru 20. Neupravovaný Merrittův motor může použít naftové palivo, které je vstřikováno nízkotlakým palivovým zdrojem 34 do prvního objemu 15a v menším válci 14, přičemž stále pracuje bez úplného odpařování veškerého množství paliva, a to především při plném zatížení. V takovém případě se v průběhu sacího a kompresního zdvihu menšího pístu 18 odpařuje pouze část paliva a zbývající tekuté palivo je rozstřikováno nárazem horkých plynů v průběhu procesu ingrese.

Objem vytvořený v drážce 39 také vytváří objem vůle menšího válce 14 do té doby, než koruna 35 pístu 18 vstoupí ke konci kompresního zdvihu do této drážky 39. Například objem vůle homí drážky 39 menšího válce 14 může být konstrukčně vyřešen tak, aby existovala jistota, že poměr objemu (a proto i poměr tlaku) související s každým postupným krokem přemísťování pístu 1.8 v průběhu jeho kompresního zdvihu je menší v případě menšího válce 14, než je tomu v případě odpovídajícího poměru objemu ve větším válci 12, v němž dochází k přemísťování pístu 16 v průběhu téhož časového úseku. Proto je nárůst tlaku v prvním objemu 15a menšího pístu 14 menší než je nárůst tlaku ve větším válci 12, a to dokonce tehdy, když oba válce 12, 14 zahajují kompresní zdvih při stejném tlaku. Tímto způsobem je segregace udržována v průběhu kompresního zdvihu obou pístů 16, 18 tak dlouho, až menší píst 18 vstoupí do drážky 39. Poté náhlá ztráta tohoto objemu v důsledku vůle, ke které dochází v okamžiku, kdy je mezera 128 náhle zvětšena, vyvolá zahájení procesu ingrese.

Znak 5 může být vysvětlen s odkazem na obr. 4a a 4b. V průběhu kompresního zdvihu závisejí polohy obou pístů 16. 18 přemísťujících se z dolní úvratě ODC do homí ůvratě IDC na úhlu klikového hřídele motoru v rozsahu od 180° do 360°. Poloha každého pístu 16, 18 je vyjádřena jako procentuální hodnota celkové délky zdvihu pístu 16, 18. Křivka 6000 znázorňuje typický, téměř sinusoidní pohyb klikového mechanismu většího pístu 16 a křivky 6001 a 6002 jsou dvěma příklady znázorňujícími pohyb menšího pístu 18, který je řízen vačkou 500 soustavy vačkového hřídele 600 ve dvou fázových úhlech ve vztahu ke klikovému hřídeli. Body 6003 a 6004 představují zahájení ingresního procesu, kdy okraj 3 7 koruny 35 menšího pístu 18 začíná odkrývat horní drážku 39. Křivka 6001, 6002 se může opožďovat za křivkou 6000. takže ve většině poloh úhlu klikového hřídele před ingresí v bodě 6003, 6004 je větší píst 16 dále než menší píst 18 a následkem této činnosti je větší nárůst tlaku ve větším válci 12, než je nárůst tlaku dosažený v prvním objemu 15a menšího válce 14. Bude kladně přijato, že pohyby

-20CZ 290985 B6 znázorněné na obr. 4a a 4b ukazují, že v průběhu kompresního zdvihu je objem ve větším válci 12 zmenšován pohybem většího pístu 16 proporcionálně rychleji, než je odpovídající zmenšování prvního objemu 15a v menším válci 14. Bod 6003, 6004 představuje ingresi při zbývající délce zdvihu menšího pístu 18. Poměrné opožďování menšího pístu 18 za větším pístem 16 může být docíleno tvarem vačky 500 (obr. 1) a/nebo pohybem kruhové polohy vačky 500, která ovládá menší píst 18 ve vztahu ke klikovému hřídeli, který ovládá větší píst 16.

Proces ingrese následuje po procesu segregace a je to přemístění obsahu prvního objemu 15a menšího válce 14 do spalovacího prostoru 20 kolem okraje 37 koruny 35 menšího pístu 18. K tomu dochází na konci kompresního zdvihu menšího pístu 18 a vysvětlení je možno vidět na obr. 6. Obsah prvního objemu 15a menšího válce 14 obsahuje v tomto časovém úseku palivo, které může být buď úplně nebo částečně odpařeno, a dále obsahuje nějaké množství vzduchu a možných plynných produktů vzniklých spalováním. Tato směs je velmi bohatá, pokud jde o palivo, avšak má nedostatek kyslíku, a proto se snadno nevznítí ani na konci kompresního zdvihu. Když je však přemístěno do spalovacího prostoru 20, kde je obsaženo největší množství nasátého vzduchu, může být palivo s podporou kyslíku snadno vzníceno a spáleno.

Když se okraj 37 koruny 35 menšího pístu 18 dostane k okraji drážky 39, je proces segregace porušen. Plyny obsažené v prvním objemu 15a menšího válce 14 jsou následně přemístěny do spalovacího prostoru 20 účinkem dalšího pohybu pístu 18. Plyn nasycený palivem je nasměrován drážkou 39 radiálně dolů a směšuje se se vzduchem, který víří kolem válcové stěny spalovacího motoru. Po dosednutí pístu 18 do sedla 515 je již palivo přemístěno do spalovacího prostoru 20, a to včetně všeho tekutého paliva, které se neodpařilo v průběhu periody segregace.

Tloušťka T (viz obr. 6) okraje koruny 35 menšího pístu 18 ovlivňuje polohu pístu 18, při které je ingrese zahájena. Čím je tloušťka T větší, tím později je ingrese zahájena.

Časování začátku procesu ingrese může být nastavováno různě v závislosti na konstrukčním řešení motoru a především v závislosti na způsobu použitého režimu zapalování. Jestliže je uplatňován kompresní vznět, pak časování ingrese určí začátek spalování, ale spalovací proces neskončí do té doby, než menší píst 18 dosedne do svého sedla a vypudí všechno palivo do spalovacího prostoru, kde je přítomen kyslík. Pokud je uplatněn režim STCI, může být ingrese zahájena již před tím, než se objeví zážeh jiskrou. Jeho přesné časování je méně kritické, protože začátek spalování je řízen podle časování jiskry, která se objevuje až po zahájení ingrese.

Časování začátku procesu ingrese mírně předbíhá časování zážehu, protože palivo potřebuje určitý čas pro smíchání s kyslíkem ve spalovacím prostoru 20, aby spalovací proces proběhl beze zbytku. V průběhu ingresního procesu je nutné synchronizovat časování tohoto procesu ingrese se stanoveným časováním spalovacího procesu ve vztahu k poloze většího pístu 16. Jedním upřednostňovaným řešením je podpořit pozdější ingresi s krátkým trváním.

Obr. 4a a 4b, které byly popsány v předcházejícím textu s odkazem na proces segregace, znázorňují, jak může být načasování a trvání procesu ingrese řízeno. Křivky 6001 a 6002 znázorňují dva možné pohyby menšího pístu 18, přičemž je použit jeden tvar vačky. Oba tyto pohyby jsou vyvolány střídáním fázového úhlu mezi vačkovým hřídelem (ovládajícím menší píst) a klikovým hřídelem 600 (ovládajícím větší píst 16). Body 6003 a 6004 představují začátek procesu ingrese, který může být určen fyzikálně dospěním menšího pístu 18 na začátek homí drážky 39, jak je znázorněno na obr. 6. Oba tyto body 6003, 6004 jsou předvedeny tak, že leží na společné přímce ve vzdálenosti X od konce zdvihu, kdy vzdálenost X představuje polohu začátku drážky 39.

Oboustranná šipka 6005 na obr. 4a znázorňuje vliv na zahájení procesu ingrese, jenž je vyvolán změnami fázového vztahu mezi vačkovým hřídelem 600 a klikovým hřídelem. Výsledkem toho

-21 CZ 290985 B6 je, že ingrese je zahájena při úhlech Θ1 a Θ2 kliky, jak je znázorněno v souvislosti s příslušnými křivkami 6001 a 6002. Zvětšování opožďujícího se úhlu mezi křivkou 6000 a 6001 vytváří křivku 6002. Křivka 6002 znázorňuje to, že každá poloha kliky menšího pístu 18 se opožďuje o další vzdálenost za polohou většího pístu 16, což je vidět ve srovnání s křivkou 6001. Opožďování je jedním ze způsobů, jimiž může být řízeno zahájení segregace, protože toto opožďování řídí postupné poměry objemů obou pístů 16, 18 v průběhu kompresního zdvihu. Rovněž může být vidět, že opožďování ovlivňuje polohu menšího pístu 18, v níž se objeví počátek ingrese (to je znázorněno buď úhlem 01, nebo úhlem 02). Opožďování také zpožďuje ukončení procesu ingrese.

Obr. 4b je zvětšením části obr. 4a a znázorňuje řízení činnosti v průběhu procesu ingrese. Ingresní perioda znázorněná křivkou 6002 představuje úhlový pohyb klikového hřídele od úhlu 02 do ukončení 0C2. Nárůst opožďování menšího pístu 18 z polohy křivky 6001 do křivky 6002 zpožďuje jak zahájení (z úhlu Θ1 do úhlu 02), tak i ukončení (z horní ůvrati IDC do ukončení 0C2) procesu ingrese. Ukončení 0C2 je na grafu znázorněno přemístěním na začátek expanzního zdvihu většího pístu 16, což může být nežádoucím následkem pozdního zahájení procesu ingrese. Aby se takové nevýhodě předešlo, může tvar vačky 500 umožnit náhlé oddálení od menšího pístu 18 poté, kdy dojde do úhlu 02 pro zahájení ingrese. Na obr. 17 je předveden možný tvar vačky 500. který je využitelný pro právě uvedené uspořádání. Při použití tohoto tvaru vačky 500 znázorňují přerušované křivky 6004 do bodu 0C2a nebo křivky 6004 do bodu 0C2b polohu menšího pístu 18 v průběhu procesu ingrese. Před vstupem do bodu 6004 je pohyb menšího pístu řízen tvarem vačky. Po dosažení bodu 6004, tedy po zahájení procesu ingrese, je menší píst 18 uvolněn pro zrychlení v co nejvyšší možné rychlosti dosažené účinkem pružiny 501 a plynu působícího na menší píst 18 v této poloze. Tento volný pohyb je závislý na čase, a proto k ukončení procesu ingrese dochází v posledním úhlu kliky při vyšších rychlostech motoru (v bodě 0C2b) ve srovnání s nižší rychlostí motoru (v bodě 0C2a). Toto není nevýhodou v tom případě, kdy se úplný proces ingrese může konat rychle, například v rozsahu nad 11 stupňů otáčení klikového hřídele při vyšších rychlostech motoru. Například při chodu motoru naprázdno v rychlosti 600 otáček za minutu může proces ingrese překročit přes dva stupně klikového úhlu (od deseti stupňů otáčení kliky většího pístu 16 před horní úvratí do osmi stupňů otáčení kliky před horní úvratí). V 6000 otáčkách za minutu může proces ingrese přesáhnout jedenáct stupňů klikového úhlu (od deseti stupňů otáčení kliky před horní úvratí a konec v jednom stupni po horní ůvrati většího pístu 16).

Před zahájením volně zrychlovaného pohybu menšího pístu 18 v bodě 6004 se bude menší píst 18 pohybovat rychleji při rychlosti motoru 6000 otáček za minutu, než je tomu při rychlosti motoru 600 otáček za minutu a toto napomáhá využití zkráceného procesu ingrese ve vyšších rychlostech motoru.

Na konci procesu ingrese vstupuje menší píst 18 do klidu poté, kdy koruna pístu 18 dosedne do styku se svým těsnicím čelem 515. Náraz je ztlumen plynem, který se rychle přemísťuje z prvního objemu 15a menšího pístu 18. Výsledná vysoká rychlost ingresí přemísťovaných plynů (šipka 5111 na obr. 6) napomáhá směšování paliva a vzduchu ve spalovacím prostoru 20.

V předcházejícím textu popsané uspořádání uplatňuje pozdní ingresi s velmi krátkým trváním. Tento proces může být velmi vhodný pro použití spolu se zapalováním spouštěným jiskrou v čistě Merrittově způsobu činnosti, kdy veškeré palivo je vpravováno do menšího válce 14. V takovém uspořádání může být zážeh proveden hned na počátku ingrese a spalovací perioda může být krátká při všech rychlostech motoru, což podporuje velmi vysokou tepelnou účinnost.

Alternativní uspořádání má zajistit průběh procesu ingrese vdaném úseku otočení klikového hřídele v souvislosti s tvarem vačky 500 ve všech časech. Toto je znázorněno pokračováním

-22CZ 290985 B6 křivky 6001 ke konci ingrese v horní úvrati (poloha klikového hřídele je 360°). V tomto případě může vzniknout potřeba zpoždění zážehu, k němuž takto dochází až po zahájení procesu ingrese při úhlu Θ1 a toto může být uděláno s pomocí časování jiskry, pokud se záměrně nejedná o kompresní vznět. Po provedení zážehu může bohatá palivová směs, která je stále v procesu ingrese, hořet a může takto zapálit palivo, jež se přemístilo ingresi již dříve. Toto dříve přemístěné palivo vytváří po smíchání se vzduchem ve spalovací komoře 20 chudší palivovou směs. Jestliže tato v palivové komoře 20 se nacházející chudá palivová směs nemůže být uvedeným způsobem zapálena (například při chodu naprázdno a při použití malého množství paliva), může být sací přívodní kanál 25 většího válce 12 částečně škrcen. Toto snižuje množství vzduchu ve spalovací komoře 20 v době zážehu a tím se v řečené spalovací komoře 20 směs vzduchu a paliva v době zážehu obohacuje. Na obr. 19 je předveden vhodný škrticí ventil 83, ale pro uvedený účel se doporučuje minimalizovat použití škrticího ventilu 83, protože při jeho uplatnění může být snížena tepelná účinnost motoru. Alternativně nebo navíc může být bohatá směs paliva/vzduchu, která je přemísťována z prvního objemu 15a menšího válce 14 v průběhu ingrese, rozvrstvena tak, aby ve spalovacím prostoru 20 existovaly podmínky pro zažehnutí jiskrou.

Je-li Merrittův motor použit v hybridním provedení Merritt/diesel uplatňujícím kompresní zapalování, bude ingrese směsi paliva/vzduchu při úhlu Θ2 spouštět vznět malého množství paliva, které vstupuje podle Merrittova způsobu do menšího válce 14. Toto podporuje vznícení hlavní dávky paliva, která vstupuje do spalovací komory zvlášť a v takovém momentu, aby zajistila optimální průběh spalovací periody ve vztahu k polohám klikového hřídele. V takovém motoru se může kompresní vznět malého množství vznětlivého paliva konat před procesem vstříknutí hlavní dávky paliva, aniž by byla způsobena patrná negativní činnost na konci kompresního zdvihu

Merrittův motor je segregačním motorem, ve kterém je zplynované palivo vpravováno do spalovací komory. Proto kromě použití buď kompresního zapalování nebo STCI při spouštění spalovacího procesu může Merrittův motor také využít nepřetržité zapalovací zařízení, jako je žhavící svíčka, nebo vrstva katalytického materiálu, například platiny, naneseného na stěnu ohraničující spalovací prostor 20. Nepřetržitá zapalovací zařízení nemohou být použita tehdy, jeli Merrittův motor hybridizován se spalovacím systémem SIGE.

Aby Merrittův motor uplatnil kompresní zapalování tak, jako dieselový motor, existuje potřeba použití vhodného paliva, které může být při dosažení určitého kompresního poměru vzníceno. Při použití naftového paliva může čistý Merrittův motor konstruovaný jako motor s přímou ingresi použít kompresní poměry, například od 14:1 do 16:1. Kompresní poměr potřebný ke vznětu předem zplynovaného paliva v případě Merrittova motoru může být nižší než kompresní poměr použitý v dieselovém motoru, v němž je tekuté palivo vzněcováno pouze tehdy, když část paliva odebere teplo z horkého vzduchu v průběhu procesu odpařování. Merrittův motor konstruovaný jako motor s nepřímou ingresi může vyžadovat vyšší kompresní poměry, například od 18:1 do 20:1. V obou případech uvedené hodnoty mohou být menší, než jsou parametry typického IDI dieselového motoru.

Použití STCI je v Merrittově motoru možné, protože palivo se předem odpařuje v prvním objemu 15a menšího válce 14 před provedením vznícení. Při použití STCI by nemělo být uplatněno samovolné předčasné kompresní zapalování. Proto je potřeba, aby kompresní poměr motoru odpovídal použitému palivu v zájmu zabránění samovolnému kompresnímu vznětu. Je-li například použit vysokooktanový benzín, měl by mít vhodný kompresní poměr hodnotu například 10:1.

-23 CZ 290985 B6

Proces STCI vyžaduje takovou směs, kterou je možno zažehnout na elektrodách zapalovací svíčky 52. Proto je důležité zapalovací svíčku 52 umístit tak, aby se do blízkosti elektrod dostalo současně jak palivo, tak i vzduch.

Jedno takové vhodné konstrukční řešení je předvedeno na obr. 10, kdy elektrody zapalovací svíčky 52 jsou umístěny v dutině 1152 ve stěně 14a menšího válce M. Uvedená dutina 1152 se nachází bezprostředně pod drážkou 39 a otevírá se do této drážky 39 tak, aby umožnila přístup bohatě zplynovaného paliva do blízkosti elektrod zapalovací svíčky 52. Vzduch vířící kolem stěn spalovacího prostoru 20 je směrován k elektrodám zapalovací svíčky 52 vlivem tvaru dolní části 1153 dutiny 1152. Výsledná směs může být zažehnuta jiskrou a plamen může prošlehnout kolem drážky 39. Daná volba vhodného kompresního poměru motoru, uskutečnění vznětu určité dávky paliva jiskrou, následné zvýšení tlaku a teploty, mohou být dostatečnými před poklady pro spuštění procesu kompresního vznícení dalšího zplynovaného paliva přemísťovaného z prvního objemu 15a menšího válce 14 do spalovacího prostoru 20. Proces STCI je rozdílný od obvyklého zážehu jiskrou, jako je tomu v případě systému SIGE, v němž je stechiometrická směs paliva/vzduchu zažehnuta jiskrou, která vyvolá náraz plamene se schopností přemístit veškerou směs. Tak jako v dieselovém motoru se i v Merrittově motoru koná směšování paliva a vzduchu v průběhu spalovacího procesu a nemůže být dokončeno do té doby, než všechno palivo vstoupí do spalovacího prostoru 20.

Spalovací prostor 20 neupravovaného Merrittova motoru může pracovat při vyšších teplotách, než je tomu v případě spalovací komory typického systému SIGE, protože palivo nevstupuje do spalovacího prostoru 20 do té doby, než vznikne potřeba zapálení.

Segregační proces uplatňovaný v Merrittově motoru podle tohoto vynálezu může být využit pro vytvoření vzněcovacího zdroje s vysokou energií pro vzněcování paliva, které je dodáváno do spalovacího prostoru 20 ze zdrojů paliva jinak, než je tomu v případě dodávání paliva do prvního objemu 15a menšího válce 14.

Dva příklady takového provedení jsou předvedeny na obr. 11 a 12.

Konstrukční řešení předvedené na obr. 11 je vhodné pro použití v souvislosti s homogenními směsemi paliva/vzduchu, které je normálně možno zažehnout zapalovací svíčkou 52.

Na obr. 11 je předvedeno, jak druhý palivový zdroj 82 vpravuje palivo přímo do většího válce

12. Menší válec 18 má menší poměr E zdvihového objemu, který postačuje jen ktomu, aby odpařil malé množství paliva, například 10% stechiometrického množství paliva (palivový poměr

F = 10 %). Množství paliva, které palivový zdroj 34 vpraví do motoru v průběhu jednoho jeho cyklu, může být stálé nebo se může měnit podle energie potřebné pro proces zapalování.

V uváděném případě je palivo vstřikováno nízkotlakým injektorem, ale mohou být použita i jiná nízkotlaká zařízení. Například může být využit pohyb dříku menšího pístu 18 k tomu, aby čerpal stálé množství paliva, a to vždy jedenkrát v jednom pracovním cyklu motoru, palivo může být buď stejné jako palivo vstřikované druhým palivovým zdrojem 82, nebo to může být těkavější palivo, nebo plynové palivo.

V menším válci 14 je umístěna zapalovací svíčka 52, která provádí zážeh směsi paliva/vzduchu vstupující ingresí do spalovacího prostoru 20. Spalovací prostor 20 je předveden ve spojení s větší spalovací komorou 220, mající tvar klínu, která je konstrukčně řešena tak, aby splňovala potřeby většího válce 12. Směs plynu a paliva v prvním objemu 15a menšího válce 14 může být snadno zažehnutelná jiskrou, přičemž tato směs se může například stát stechiometrickou.

Druhý nízkotlaký palivový zdroj 82 vstřikuje palivo do přívodního kanálu 25 dodávajícího vzduch do většího válce 12. Aby mohl být řízen výkon takového motoru, je nezbytné uplatnění

-24 CZ 290985 B6 škrticího ventilu 83. Množství paliva vstřikovaného palivovým zdrojem 82 může být menší než množství potřebné pro stechiometrickou směs, která se má vytvořit ve větším válci 12 v průběhu sacího a kompresního zdvihu. Proto větší válec 12 pracuje jako motor s chudou směsí, přičemž zapalovací svíčka 52 nemůže mít schopnost bez pomoci vyvinout tolik energie, aby zažehla chudou směs na konci kompresního zdvihu. Avšak směs paliva/vzduchu přemísťovanou ingresí z prvního objemu 15a menšího válce 14 je možno daleko snadněji zažehnout jiskrou produkovanou zapalovací svíčkou 52 a po zážehu vzniká takový plamen, který může zapálit chudou směs dopravenou do spalovací komory 220 větším pístem 16. V takovém provedení motoru může motor běžet naprázdno při použití pouze toho paliva, které je vstřikováno palivovým zdrojem 34, přičemž palivový zdroj 82 je vypnut. V dolních částech zatížení může být škrticí ventil 83 nezbytný pro seřízení síly chudé směsi zapalované prošlehávajícím plamenem z menšího válce 14. Alternativně může být palivo dodáváno do menšího válce 14 palivovým zdrojem 34 až do aktivizace palivového zdroje 82, aby byla vytvořena chudá směs s takovou silou, která umožní zapálení prošlehujícím plamenem.

Zapalovaným palivem může být benzín či plynové palivo jako vodík nebo samoodpařující se tekutá paliva jako propan či butan.

Konstrukční řešení předvedené na obr. 11 je také vhodné pro použití téměř homogenních směsí paliva/plynu vpravovaných do většího válce 12. Rozměr menšího válce 14 je co nejmenší a zapalovací svíčka 52 je rovněž co nejmenší, aby bylo vyvinuto plazma, které zapálí směs paliva/vzduchu ve spalovacím prostoru 20 odlišně, než je tomu v případě běžné zapalovací svíčky 52. Místo běžně používané zapalovací svíčky 52 může být sestava menšího válce 14, pístu 18 a zapalovací svíčky 52 přímo přišroubováno k hlavě válce konvenčního SIGE motoru. V tomto provedení může být menší píst 18 uváděn do činnosti elektricky.

Konstrukční řešení předvedené na obr. 11 uplatňuje šikmou osu pohybu menšího pístu 18. Takové mechanické řešení nabízí výhody prostorového rozmístění ovládacích mechanismů sacích a výfukových ventilů 24 a 26 a menšího pístu 18.

Obr. 12 předvádí další konstrukční řešení Merrittova motoru využívajícího hybridní spalovací způsob. Předvedené řešení je vhodné pro použití těch paliv, která jsou normálně zapalovatelná kompresním vznětem tak, jako naftové palivo. Kulovitá spalovací komora 220, vytvořená částečně v hlavě válce a částečně v koruně 35 většího pístu 16, slouží potřebám většího válce 12 a je ukázána jako příklad jedné z různých možností konstrukčního řešení spalovací komory. První objem 15a v menším válci 14 je zásoben palivem z palivového zdroje 34, kterým může být nízkotlaký vstřikovač. Toto palivo je použito k zapálení dalšího paliva vstřikovaného do spalovacího prostoru 20 druhým vysokotlakým palivovým zdrojem 60. Toto konstrukční řešení je typické dieselové hybridní provedení Merrittova motoru, ve kterém je palivový zdroj 60 typickým vysokotlakým naftovým vstřikovačem, zatímco palivový zdroj 34 může být nízkotlakým vstřikovačem dodávajícím malé množství buď naftového, nebo jiného, těkavějšího paliva či plynového paliva do menšího válce 14. V takovém provedení je segregované palivo, které je vstřikováno palivovým zdrojem 34, zapalováno kompresním vznětem bez použití zapalovací svíčky 52. Je však možné provádět zapalování vznětových naftových motorů těkavým palivem jako je benzín, kdy takové těkavé palivo je vstřikováno palivovým zdrojem 34 a zažeháváno jiskrou podle procesu STCI v souladu s popisem vztahujícím se k obr. 11. Jednou výhodou takového Merrittova/dieselového hybridního motoru je omezení nebo dokonce zrušení časového úseku opoždění vznětu, které je typické pro naftový motor do takové míry, kdy může zmizet známé hlučné klepání naftového motoru. Další výhodou je snížení kouřových a částečkových emisí naftového motoru a zrychlení spalovacího procesu a tím i zvýšení koncentrace výkonu naftového motoru.

Je-li chod motoru prováděn čistě Merrittovým způsobem, například při rozsahu poměru F paliva od 10% (pro volnoběh) do 80% při maximálním BMEP, nemusí být sání vzduchu do

-25CZ 290985 B6 většího válce 12 škrceno a nemusí obsahovat žádné palivo. Je nepravděpodobné, že při čistém Merrittově způsobu dojde je spálení celého palivového poměru F = 100%, protože se část vzduchu přítomného ve větším válci 12 nemůže směšovat v průběhu spalovacího procesu. Navíc hoření paliva v poměru F například od 80 % do 90 % může produkovat nežádoucí oxidy dusíku ve výfukových plynech, přičemž v těchto výfukových plynech je obsažen i díl kyslíku. Toto bude mít tendenci znemožnit účinnost třícestného katalyzátorového konvertoru používaného ke zpracování výfukových plynů. Je-li poměr paliva nižší než například 80 %, může přítomnost přibližně 20 % přebytečného vzduchu stačit ke snížení teploty spalinových plynů natolik, aby se zabránilo tvoření oxidů dusíku.

V čistém Merrittově způsobu je poměr E zdvihového objemu menšího válce 14 maximalizován, aby odpovídal největšímu množství paliva. V provedení s přímou ingresí předvedeného na obr. 1 je průměr koruny 35 menšího pístu 18 omezen potřebou zajištění dostatečné plochy na prošlehávám' desce pro sací a výfukové ventily 24 a 26, ačkoli tvar koruny 35 nemusí být kruhový, jak je předvedeno na obr. 9c. Zdvihový první objem 15a v menším válci 14 může být zvětšen prodloužením zdvihu menšího pístu 18, který je řízen hnacím mechanismem. Jednoduchá, přímá vačka 500 v hlavě válce předvedená na obr. 1 může poskytovat délku zdvihu například nad 20 mm. Konvenční, vačkou do činnosti uváděný kyvný mechanismus (není předveden) může prodloužit tento pohyb až do 30 mm délky zdvihu. Zdvojený vačkový mechanismus v kompaktním provedení s ramenem 519 předvedený na obr. 22 může značně zvětšit zdvih vačky, a to například faktorem pěti. Na obr. 22 jsou předvedeny dvě vačky 500 v propojení například ozubenými koly (není předvedeno), spolu s výkyvným ramenem 519, které je udržováno v dotyku s vačkami 500 pružinami 501. Konec ramene 519 je připevněn ke dříku 234 menšího pístu 18 čepem 236, přičemž tlak do stran je vyrovnáván prstencem 235.

Obr. 3 znázorňuje prodlouženou periodu sacího zdvihu menšího pístu 18, která může být tak dlouhá, jak je stanoveno, a to 360° úhlu klikového hřídele nebo 180° úhlu vačky 500. Taková délka trvání vačkou 500 řízeného zdvihu je určována tvarem vačky 500, která je ve srovnání s vačkou 506 předvedenou na obr. 21 méně namáhána ve smyslu účinku tlaku mezi vačkou 500 a jejími kladičkami v průběhu dané zdvihové vzdálenosti.

Objemový poměr E menšího válce 14 může být alternativně zvětšen rozšířením průměru vrtání, je-li použito provedení s nepřímou ingresí předvedené na obr. 7. V tomto provedení existuje podstatně menší problém vzájemného překážení sacích a výfukových ventilů 24, 26 a otvoru 2161, který může být umístěn poblíž kruhového okraje prošlehávám' desky v návaznosti na vrtání většího válce 12. V důsledku toho může být průměr menšího pístu 18 zvětšen a při takovém dosažení daného zdvihového objemu může být zdvih menšího pístu 18 snížen.

Tabulka I uvádí pomocí příkladu souhrn údajů o činnosti čtyřdobého motoru pracujícího čistě Merrittovým způsobem. Hodnoty objemového poměru E a palivové poměry F jsou stanoveny pouze z důvodu doložení příkladem.

Tabulka 1

Čistě Merrittův způsob - provedení s nepřímou ingresí, jak bylo předvedeno na obr. 17, typicky pro použití v osobním vozidle s vysokou úsporností paliva při jízdě ve městě.

Poměr E zdvihového objemu = 12 % až 5 %

Palivo = benzín (těkavé palivo)

Kompresní poměr = 10:1, krátký proces ingrese

-26CZ 290985 B6

Jiskrou spouštěné kompresní zapalování (STCI)

Celkový poměr F paliva pro motor (%)	F v menším válci (%)	F ve větším válci (%) /bez škrcení/
10	10	0
50	50	0
80 (maximum)	80	0

V případě typického motoru s poměrem zdvihového objemu E = 12% by byly uplatněny následující hodnoty:

Zdvihový objem (větší válec) = 500 cm³.

Zdvihový objem (menší válec) = 60 cm³.

Požadovaný objem spalovací komory = 60 cm³.

Na obr. 13 je předveden Merrittův motor v hybridní konstrukční kombinaci s naftovým motorem a obr. 14 znázorňuje posloupnost čtyř zdvihů cyklu takového motoru. V tomto konstrukčním řešení jsou použity dva palivové zdroje 34, 60. Palivový zdroj 34 je nízkotlakým vstřikovačem paliva pro Merrittův způsob a palivovým zdrojem 60 je vysokotlakým vstřikovačem paliva pro dieselový způsob. Palivový zdroj 34 vpravuje palivo do prvního objemu 15a menšího válce 14 v průběhu sacího zdvihu menšího pístu 18. Toto začíná v průběhu výfukového zdvihu většího pístu 16. Merrittův způsob dovoluje dodání pouze malého množství paliva například v poměru F = 10 % paliva, přičemž toto množství může zůstat stálé nebo se může obměňovat při zatížení a rychlosti motoru v závislosti na charakteristikách spalování konkrétního konstrukčního řešení spalovací komory. Druhý palivový zdroj 60 (typický vstřikovač naftového paliva) je umístěn tak, 30 aby vstřikoval zbývající množství paliva, a to nízkooktanového nebo vysokooktanového paliva jako je nafta, pro jeho rovnoměrnou distribuci ve spalovací komoře 20. Obr. 18 ukazuje vhodná umístění obou palivových zdrojů 34 a 60.

Motor předvedený na obr. 13 je zapalován kompresním vznětem.

Posloupnost činnosti tohoto motoru ve čtyřdobém cykluje popsána s pomocí obr. 14a až 14d.

Obr. 14d představuje výfukový zdvih většího pístu 16 a začátek sacího zdvihu menšího pístu ]_8. Nízkotlaký palivový zdroj 34 vstřikuje malé množství naftového paliva do prvního objemu 15a 40 menšího válce Μ. V počáteční fázi sacího zdvihu vstupuje do menšího válce 14 mezerou 128 malé množství výfukových plynů.

V průběhu sacího zdvihu většího pístu 16 (obr. 14a) pokračuje menší píst 18 ve svém sacím zdvihu. Na konci kompresního zdvihu obou pístů 16, 18 (obr. 14b) vstupuje palivo, jež se odpařilo v menším válci 14, ingresí do spalovací komory 20, kde se vznítí s horkým vzduchem v procesu, který je znám jako kompresní zapalování. V tomto momentu vstříkne druhý palivový zdroj 60, jímž je typický naftový vstřikovač, svou dávku paliva, jak je vidět na obr. 14b. Palivo se vznítí velmi rychle vlivem prošlehnuvšího plamene nebo vlivem zvýšení teploty, která se vyvine hořením paliva podle Merrittova způsobu. V průběhu expanzního zdvihu předvedeného 50 na obr. 14c zůstane menší píst 18 v klidu ve své homí úvrati a nebrání spalovacímu procesu ve spalovací komoře 20.

-27CZ 290985 B6

Merritt/dieselový hybridní způsob je spalovací proces, v němž je druhý válec využit jako rychlý a výkonný zdroj pro zapálení hlavní dávky naftového paliva, jak bylo již popsáno s odkazem na obr. 12.

Druhé konstrukční řešení Merritt/dieselového hybridního způsobuje předvedeno na obr. 15 a na obr. 16 je znázorněna posloupnost cyklu čtyř zdvihů příslušného motoru. V tomto konstrukčním řešení existuje jediný palivový zdroj 6034, kterým je vysokotlaký vstřikovač sloužící dvojímu účelu, a to jednak dodávání malého množství paliva (například v poměru F = 10 %) v průběhu sacího zdvihu menšího pístu 18 (obr. 16d) a jednak dodávání větší dávky naftového paliva poblíž horní úvrati většího pístu 16 v průběhu ingrese a/nebo po uskutečnění procesu ingrese, jak je předvedeno na obr. 16b. Umístění palivového zdroje 6034 vychází z potřeby zajistit vstříknutí malého množství paliva do prvního objemu 15a menšího válce 14 v průběhu sacího zdvihu menšího pístu 18, zatímco druhá dávka paliva je vstřikována přímo o přibližně 500 stupňů úhlu otáčení klikového hřídele později do spalovacího procesu 20 těsně před dokončením kompresního zdvihu většího pístu 16. Zdvojené vstřikování paliva v jednom cyklu může být řízeno elektronicky. Takový elektronický řídicí vstřikovací systém byl v nedávné době zaveden do používání pro naftové motory. Na obr. 18 je zobrazeno další vhodné umístění palivového zdroje 6034. Palivo může být přiváděno v jednom nebo více pulzech nebo v podstatě spojitě konstantní nebo proměnlivou rychlostí toku.

Obr. 16c znázorňuje expanzní zdvih většího pístu 16, kdy menší píst 18 setrvává v klidu v poloze své horní úvrati.

V případě Merritt/dieselového konstrukčního řešení podle obr. 14 a 16 bude oceněno, že oba tyto spalovací systémy pracují souběžně.

Tabulky II a III uvádějí pomocí příkladu souhrn činnosti motoru podle Merritt/dieselového způsobu. V tabulkách uváděná čísla poměrů F paliva jsou vybrána pouze z důvodu potřeby doložení příkladem.

Tabulka II

Merritt/dieselový hybridní způsob - provedení s přímou ingresí využívající dvouimpulzový vysokotlaký palivový injektor, jak je předvedeno na obr. 15 a 16 typicky pro použití v osobním vozidle.

Poměr Έ zdvihového objemu = 5 %

Palivo = naftové palivo

Kompresní poměr = 16:1

Kompresní vznět bez pomoci

Celkový poměr F paliva pro motor (%)	F v menším válci (%)	F ve větším válci (%) /bez škrcení/
10	10	0
20	10	10
50	10	40
100	10	90

-28CZ 290985 B6

V případě poměru zdvihového objemu E = 5 % by byly uplatněny následující hodnoty:

Zdvihový objem (větší válec) = 500 cm³.

Zdvihový objem (menší válec) = 25 cm³.

Přídavný objem spalovací komory (v menším válci) = 8 cnť.

Tabulka III

Merritt/dieselový hybridní způsob - dvojí vstřikování paliva jednak vysokotlakým palivovým zdrojem 60 pro dieselový způsob ajednak nízkotlakým palivovým zdrojem 34 pro Merrittův způsob, jak je předvedeno na obr. 13 - typicky použitelný v těžkém nákladním vozidle.

Poměr E zdvihového objemu = 3 %.

Palivo = naftové palivo pro větší válec 12.

Palivo = benzín (nebo propanový plyn) pro menší válec 14.

Kompresní poměr = 14:1.

Jiskrou spouštěné kompresní zapalování (není předvedeno na obr. 17).

Celkový poměr F paliva pro motor (%)	F v menším válci (%)	F ve větším válci (%) /bez škrcení/
10	6	0
20	6	14
50	6	44
100	6	94

V případě poměru zdvihového objemu E = 3 % by byly uplatněny následující hodnoty:

Zdvihový objem (větší válec) = 2000 cm³.

Zdvihový objem (menší válec) - 60 cm³.

Přídavný objem spalovací komory (v koruně většího válce - není předvedeno) = 94 cm³.

Bude oceněno, že čistý Merrittův motor používající naftové palivo s kompresním vznětem není dieselovým motorem. Takový Merrittův motor (je předveden na obr. 7 v provedení s nepřímou ingresí a na obr. 8 v provedení s mezivstupní ingresí) využívá pouze jeden palivový vstřikovač, který komunikuje s prvním objemem 15a v menším válci 14 a který vstřikuje palivo při nízkém tlaku v průběhu sacího zdvihu menšího pístu 18. Čistý Merrittův motor může spalovat naftové palivo jako motor s kompresním vznětem a přitom nicméně není hybridním naftovým motorem, když pracuje čistě Merrittovým způsobem. V případě Merrittova motoru s nepřímou ingresí, jehož příklad je předveden na obr. 10, může být například použito naftové palivo v možné kombinaci se zapalováním pomocí jiskry nebo STCI. Protože je však všechno palivo vstřikované

-29CZ 290985 B6 do tohoto motoru palivovým zdrojem 34 v průběhu sacího zdvihu menšího pístu 18, zůstává tento motor čistě Merrittovým motorem a není dieselovou hybridní formou.

Konstrukční řešení hybridního motoru Merritt/SIGE umožňuje, aby čistý Merrittův motor pracoval v dané návaznosti s benzínovým motorem s režimem zapalování SIGE nebo zážehem jiskrou ve společné struktuře téhož motoru. Toto konstrukční řešení je předvedeno na obr. 19.

Obr. 19 předvádí přídavný nízkotlaký palivový zdroj 82 a škrticí ventil 83, který je umístěn v sacím potrubí většího válce 12 v uspořádání, které je typické pro motor SIGE. Zapalovací svíčka 52 je umístěna ve spalovacím prostoru 20 a slouží dvojímu účelu. Zapaluje palivo v procesu ingrese podle Merrittova způsobu na základě režimu zapalování STCI nebo alternativně zažehuje předem směšovanou stechiometrickou směs paliva/vzduchu podle čistého režimu SIGE.

Hybridní uspořádání s motory benzínového typu má výhodu v tom, že použití stechiometrických směsí paliva/vzduchu umožňuje činnost ve vyšším rozsahu hodnot palivových poměrů F, a to například od 80 % do 100 %. Pokud se tak děje, je z výfukových plynů odstraněn všechen kyslík, což umožňuje použití třícestného katalyzátoru. Hodnoty poměrů F v rozsahu od 80 % do 100 % nejvíce způsobují tvoření oxidů dusíku ve výfukových plynech motoru.

Merritt/SIGE hybridní způsob může být označován jako Merrittův motor, jehož konstrukční řešení umožňuje činnost v režimu SIGE. V takovém motoru je menší válec 14 udělán v natolik potřebných rozměrech, aby mohl přijmout podstatné množství paliva, a to například do 80 % maximální vstřikované dávky paliva při plném zatížení (F do 80%). Obecně řečeno to znamená, že čím větší je menší válec 14, tím větší je dávka paliva, která je do něho vstřikovaná a která se většinou odpaří před zahájením ingrese. Menší válec 14 může mít poměr Έ zdvihového objemu například přibližně 10% zdvihového objemu většího válce 12, ačkoli poměry velikostí obou těchto válců JL2, 14 jsou záležitostí vlastního rozhodování konstruktérů takových motorů. Menší válec 14 může obsahovat celý spalovací prostor 20 a může být konstruován v provedeních jak pro přímou ingresi, tak pro nepřímou ingresi čí mezivstupní ingresi. Zapalování pomocí jiskry (STCI) uplatňující v motoru zapalovací svíčku 52 je použito k zažehnutí paliva, jako je benzín, v Merrittově způsobu s využitím poměrně malých kompresních poměrů v rozsahu od 8:1 do 12:1. Jiskra zažehuje malé množství paliva v době, kdy vstupuje ingresi z prvního objemu 15a v menším válci 14 do prostoru spalovací komory 20. Počáteční plamen zvyšuje tlak a teplotu ve spalovacím prostoru 20, což umožňuje kompresní vznícení zbývajícího paliva v souvislosti s pokračujícím procesem ingrese, přičemž se palivo směšuje se vzduchem, který je pro spalování nutný. Je důležité poznamenat, že v případě tohoto konstrukčního řešení může být časování procesu zapalování ovlivněno časováním procesu ingrese stejně jako časováním výboje jiskry.

Hybridní motor bude pracovat podle Merrittova způsobu například v rozsahu palivového poměru F = 0 % až 80 %.

Pracuje-li motor s palivovými poměry F vyššími než například 80 %, mění se čistý způsob Merrittova motoru na konvenční benzínový motor se zážehem jiskrou. Toto může být dosaženo přerušením dodávání paliva do menšího válce 14 prostřednictvím palivového zdroje 34 a namísto toho zahájením dodávání paliva do přívodního palivového zdroje 82 znázorněného na obr. 19. Ten vstřikuje v podstatě stechiometrickou palivovou směs do sacího přívodního kanálu 25 většího válce 12. Palivový poměr v rozsahu F = 80 % až 100 % je nyní řízen tak, aby zůstal stechiometrický, přičemž je využit škrticí ventil 83, který byl úplně otevřen při činnosti podle Merrittova způsobu, ale nyní se částečně uzavírá při palivovém poměru F = 80 % a úplně se otevírá při palivovém poměru F = 100 %.

-30CZ 290985 B6

V čistém SIGE způsobu dodává palivový zdroj 82 a škrticí ventil 83 stechiometrickou směs paliva/vzduchu do motoru, zatímco v čistém Merrittově způsobu je palivový zdroj 82 vyřazen z Činnosti, avšak palivový zdroj 34 pracuje. Také míchání nezbytného množství stechiometrického paliva za současné účasti obou palivových zdrojů 34 a 82 je v praxi možné.

Obr. 20 předvádí posloupnost čtyř zdvihů činnosti Merritt/SIGE hybridního motoru v jeho čistém SIGE způsobu. Palivový' zdroj 82 vstřikuje palivo do sacího potrubí v průběhu sacího zdvihu většího pístu 16 (obr. 20a). Zapalovací svíčka 52 zažehne stechiometrickou směs na konci kompresního zdvihu (obr. 20b). Menší píst 18 zůstane v klidu v průběhu expanzního zdvihu (obr. 20c) a nezasahuje do spalovacího procesu. V průběhu výfukového zdvihu (obr. 20d) může být palivový zdroj 34 vyřazen z činnosti nebo může vstříknout menší množství paliva, jak je znázorněno, pokud je palivový zdroj 82 seřízen pro vstřikování mírně sníženého množství paliva. Vstřikování menší dávky paliva do menšího válce 14 může napomáhat při ochlazování koruny 35 menšího pístu 18 a tím předcházet předzápalovým problémům.

Tabulka IV uvádí pomocí příkladu souhrn činnosti motoru podle Merritt/SIGE hybridního způsobu. V tabulkách uváděná čísla poměrů F paliva jsou vybrána pouze z důvodu potřeby doložení příkladem.

Tabulka IV

Toto řešení je typicky použitelné pro vysoce výkonná osobní vozidla.

Poměr E zdvihového objemu = 10 %.

Palivo = benzín.

Kompresní poměr = 8:1.

Merrittův způsob - jiskrou spouštěné kompresní zapalování.

SIGE způsob - normální zážeh jiskrou.

(Podle ukázek na obr. 19 a 20)

Celkový poměr F paliva pro motor (%)	F v menším válci (%)	F ve větším válci (%)
10	10	0 (bez škrcení)
20	20	0 (bez škrcení)
50	50	0 (bez škrcení)
80	0	80 (se škrcením)
100	0	100 (se škrcením)

V případě poměru zdvihového objemu E = 10 % by byly uplatněny následující hodnoty: Zdvihový objem (větší válec) = 400 cm³.

Zdvihový objem (menší válec) = 40 cm³.

Přídavný objem spalovací komory (v menším válci) = 17 cm³.

-31 CZ 290985 B6

Rovněž bude oceněno, že ryzí Merrittův motor používající benzínové palivo sjiskrou spouštěným zapalováním není SIGE motorem. Takový ryzí, čistý Merrittův motor, který je předveden na obr. 1 v provedení s přímou ingresí a na obr. 17 v provedení s nepřímou ingresí, používá pouze jeden palivový zdroj 34, jenž komunikuje s prvním objemem 15a menšího válce 14 a dodává palivo v průběhu sacího zdvihu menšího pístu 18. Čistý Merrittův motor může pracovat s použitím benzínového paliva a uplatnit zážeh jiskrou a přitom nicméně není hybridním SIGE, když pracuje v čistě Merrittově způsobu.

V hybridním konstrukčním řešení Merritt/SIGE podle obr. 20 a 21 pracují oba spalovací systémy postupně.

Způsob činnosti hybridního motoru Merritt/SIGE - spalování chudé směsi je popisován s odkazem na obr. 11. V tomto způsobu může mít menší válec 14 malý poměr E zdvihového objemu. Účelem tohoto Merritt/hybrid způsobu je napomoci zapalování chudých směsí dodávaných do většího válce 12 prostřednictvím sacího ventilu 24. V této hybridní podobě pracuje jak Merrittův způsob, tak i SIGE způsob souběžně.

Poměr zdvihového objemu může být například v rozsahu E = 2 % až 5 % a palivový poměr F pro činnost v čistém Merrittově způsobu může být například 10%. Proto může motor běžet naprázdno čistě Merrittovým způsobem, ale v souvislosti s tím, jak se požadavky na sílu zvyšují, přidává palivový zdroj 82 dávky benzínu do hlavního sacího přírodního kanálu 25 většího válce

12.

Při nízkých zatěžovacích hodnotách BMEP nemůže být velmi chudá směs vytvořená za účasti palivového zdroje 82 zapálena ani s pomocí Merrittova způsobu. V takovém případě je použit škrticí ventil 83, aby obohatil směs, jejíž vstup do hlavního válce řídí sací ventil 24 do takový míry, kdy ji bude možno zapálit. Tato podmínka je doložena pomocí příkladu v následující tabulce V, kdy hodnota F je od 20 % do 50 %.

Tabulka V

Benzínový motor spalující chudou směs, zapalování plamenem podle Merrittova způsobu.

Poměr E zdvihového objemu = 4 %.

Palivo = benzín.

Kompresní poměr = 9:1.

Merrittův způsob - jiskrou spouštěné kompresní zapalování, jak je předvedeno na obr. 11.

Celkový poměr F paliva pro motor (%)	F v menším válci (%)	F ve větším válci (%)
10	10	0 (bez škrcení)
20	10	10 (se škrcením)
50	10	40 (se škrcením)
80	10	70 (bez škrcení)
100	0	100 (bez škrcení)

-32CZ 290985 B6

V případě poměru zdvihového objemu E = 4 % by byly uplatněny následující hodnoty:

Zdvihový objem (větší válec) = 500 cm³.

Zdvihový objem (menší válec) = 20 cm³.

Přídavný objem spalovací komory (v koruně většího pístu) = 40 cm³.

S opětným odkazem na obr. 11 je možno zjistit, že toto konstrukční řešení je výhodné pro další 10 provedení tohoto vynálezu. Menší válec 14 může být využit jako výkonný zdroj jiskrou vyvolaného plazmového zapalování jak pro provedení motoru SIGE pracujícího stechiometricky, tak i pro provedení naftového motoru pracujícího při nízkých kompresních poměrech. V takovém konstrukčním řešení může mít menší válec 14 dokonce menší objemový poměr E natolik, aby postačoval k odpařování minimálního potřebného množství paliva.

Palivový zdroj 34 může vstřikovat buď malé množství těkavého paliva, nebo v jiné alternativě plynové palivo. Plynové palivo může být rozptýleno v průběhu sacího zdvihu menšího pístu 18 na základě činnosti malého ventilu ovládaného elektrickými nebo pneumatickými prostředky. Využitelným plynovým palivem je například vodíkový, kyslíkový nebo butanový plyn, přičemž v poměr zdvihového objemu menšího válce 14 je malý, a to přibližně 1 % nebo méně. Činnost motoru v provedení Merritt/SIGE - spalování chudé směsi předvedeném na obr. 11 nebo v provedení Merritt/dieselový hybrid předvedeném na obr. 12 zůstává podobná procesu popsanému v předcházejícím textu, ale účelem zmenšení velikosti válce 14 je dosáhnout nejjednodušším způsobem zvýšení účinnosti energie zapalování ve srovnání s běžnou zapalovací 25 svíčkou 52. Systémy, které využívají zapalovací svíčku 52 s dodáváním například vodíku, jsou známy jako plazmové tryskové ignitory. Merrittův segregační proces umožňuje vstřikování například tekutého butanu do menšího válce 14 při nízkém tlaku v průběhu sacího zdvihu a zůstává tam segregován až do zapálení zapalovací svíčkou 52, což následuje po ingresi. Výsledné plazmové vytrysknutí zapálí předem smíchanou směs paliva/vzduchu SIGE motoru 30 nebo v jiném případě bude významně napomáhat zapalování a spalovacímu procesu naftového motoru. Pro účel vyprodukování plazmatu může být využit benzín nebo jiná vhodná paliva.

Miniaturní menší válec 14 bude vyžadovat menší ovládací mechanismus pro píst 18 ajako takový může být ovládán elektricky či pneumaticky. Kompletní sestava menšího válce 14 35 a menšího pístu 18 může být konstrukčně řešena jako šroubovatelný díl, který může vešroubováním do hlavy válce nahradit běžnou zapalovací svíčku 52 v případě SIGE motorů nebo může napomáhat zapalování v naftových motorech.

Obr. 18 předvádí některá možná umístění palivových zdrojů 34, 60, 6034 vstřikujících palivo do 40 menšího válce 14 nebo do spalovací komory 20.

Tabulky VI a VII uvádějí pomocí příkladu údaje o naftových a stechiometrických způsobech činnosti motorů podle obr. 11 a 12 využívajících zapalování plazmovým plamenem podle Merrittova způsobu.

Tabulka VI

Plazmové zapalování - typicky využitelné pro lodní naftový motor s přímým vstřikováním.

Poměr E zdvihového objemu = 0,5 %.

Vzněcovací palivo = benzín.

-33 CZ 290985 B6

Kompresní poměr = 16:1.

Zapalování - STCI.

Celkový poměr F paliva pro motor (%)	F v menším válci (%)	F ve větším válci (%)
10	0,5	9,5
20	0,5	19,5
50	0,5	49,5
80	0,5	79,5
100	0,5	99,5

V případě poměru zdvihového objemu E - 0,5 % by byly uplatněny následující hodnoty: Zdvihový objem (větší válec) = 5000 cm³.

Zdvihový objem (menší válec) = 25 cm³.

Přídavný objem spalovací komory (je vytvořen v koruně většího pístu) = 305 cm³.

Menší píst 18 je ovládán elektricky.

Tabulka VII

Plazmové zapalování - typicky využitelné pro lehká dodávková vozidla se stechiometrickým benzínovým motorem.

Poměr E zdvihového objemu = 1 %.

Vzněcovací palivo = benzín.

Kompresní poměr =10:1.

Zapalování - STCI.

Celkový poměr F paliva pro motor (%)	F v menším válci (%)	F ve větším válci (%)
10	1	9
20	1	19
50	1	49
80	1	79
100	1	99

V případě poměru zdvihového objemu Ε = 1 % by byly uplatněny následující hodnoty:

Zdvihový objem (větší válec) = 1000 cm³.

Zdvihový objem (menší válec) = 10 cm³.

-34CZ 290985 B6

Přídavný objem spalovací komory = 100 cm³.

Menší píst 18 je ovládán elektricky.

Umístění palivových zdrojů 34, 60, 6034 ve spojení s menším válcem 14 závisí na konstrukčním řešení Merrittova motoru a účelu jeho použití. Na obr. 18 jsou předvedeny možnosti umístění palivových zdrojů 34, 60, 6034. Palivový zdroj 34 je umístěn tak, aby jako nízkotlaký vstřikovač mohl dodávat palivo podle Merrittova způsobu. Toto umístění má výhodu v tom, že koruna 35 malého pístu 18 tento palivový zdroj 34 zakrývá a tím také chrání v průběhu periody expanze a většiny spalovacího procesu.

Umístění palivového zdroje 6034 je výhodné jak v případě využití čistého Merrittova způsobu, tak i v případě elektronicky ovládaného naftového injektoru v dieselovém hybridním provedení předvedeném na obr. 15 a 16.

Jestliže je v Merrittově způsobu využito toto umístění, pak injektor musí být schopen vydržet účinky tlaků a teplot při spalování, ačkoli sám vstřikuje palivo jako je benzín, pouze při nízkém tlaku. Injektory typu čepové vstřikovací trysky, které se otevírají vně, jsou pro taková provedení uplatnitelná a mohou být ovládány buď pulzujícím čerpadlem, nebo elektronicky. Jestliže je toto umístění uplatněno v dieselovém hybridním způsobu, pak musí injektor vstřikovat naftové palivo při vysokém tlaku, a to dvakrát v průběhu jednoho cyklu motoru.

Umístění palivového zdroje 60 umožňuje vstřikování dokonce do celého objemu spalovací komory 20 aje nejvýhodnější pro vysokotlaký injektor naftového paliva používaný v Merritt/dieselovém hybridním motoru uplatňujícím dva injektory, jak je předvedeno na obr. 13 a 14.

Obr. 21 předvádí Merritt/SIGE hybridní konstrukční řešení, které využívá jiné tvarování vačky 506 ve srovnání se zvětšeným tvarováním vačky 500, jež byla popsána a znázorněna v předcházejících pasážích. Tvarování vačky 506 řídí pohyb menšího pístu 18 v synchronizaci s větším pístem 16 v průběhu sacího zdvihu (obr. 21a) a kompresního zdvihu (obr. 21b). V průběhu expanzního zdvihu (obr. 21c) a výfukového zdvihu (obr. 21d) většího pístu 16 umožňuje vačka 506 uvedení menšího pístu 18 do klidové polohy v jeho horní úvrati. Takové tvarování vačky 506 může být použito ve všech provedeních Merrittova motoru včetně hybridních forem. Rovněž jsou možné varianty umožňující zahájení sacího zdvihu v průběhu výfukového zdvihu většího pístu 16. jak je předvedeno na obr. 2 ld a jeho ukončení před koncem sacího zdvihu většího pístu 16, jak je znázorněno na obr. 21a.

Tvarování vačky 506 přenáší vyšší rychlosti na menší píst 18 v průběhu jeho sacího zdvihu, než tomu je v případě srovnání s tvarováním vačky 500 a z tohoto důvodu může být výhodnější pro uplatnění ve větších pomalejších motorech nebo v kombinaci s malými hodnotami objemového poměru E.

Obr. 21 rovněž předvádí jedno zmožných konstrukčních řešení, které je výhodné pro Merritt/SIGE hybridní motory, kde řízení pohybu a činnosti menšího pístu 18 je rozpojeno při činnosti motoru v čistém způsobu SIGE a znovu propojeno, vznikne-li potřeba činnosti motoru podle Merrittova způsobu. Cyklus činnosti motoru předvedený na obr. 21a až 21d je proto typickým cyklem čtyřdobého režimu SIGE. Uvedené rozpojení může být použito v souvislosti s jakýmkoli tvarem vačky nebo řídicího mechanismu (například elektrického, mechanického nebo pneumatického), který byl vybrán pro řízení pohybu menšího pístu 18 a který může být uplatněn v Merritt/dieselovém hybridním motoru.

Claims (75)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spalovací motor, obsahující alespoň jednu dvojici válců (12, 14), z nichž první válec (12) má větší zdvihový objem než druhý válec (14) a z nichž v každém je uspořádán vratně pohyblivý píst (16, 18), přičemž druhý píst (18), spojený s ovládacím dříkem (234) a opatřený poháněcím členem (D), rozděluje druhý válec (14) na první objem (15a), obsahující ovládací dřík (234), a na druhý objem (15b) mezi oběma písty (16, 18), a první válec (12), mající větší zdvihový objem než druhý válec (14), je jednak spojen jak se vzduchovým přívodním kanálem (25) tak s výfukovým kanálem (27), a jednak vymezuje spolu s druhým válcem (14), když jsou oba písty (16, 18) ve svých horních ůvratích, společný spalovací prostor (20), přičemž mezi druhým pístem (18) a druhým válcem (14) je upraven jednak převáděcí prvek, pro zajištění proudění plynů mezi prvním objemem (15a) a druhým objemem (15b), ajednak zadržovací prvek, zabraňující pohybu směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem (15a) a druhým objemem (15b), vyznačující se tím, že do prvního objemu (15a) ústí první palivový zdroj (34, 6034) a druhý objem (15b) je součástí společného spalovacího prostoru (20), a že převáděcí prvek je upraven u konce kompresního zdvihu druhého pístu (18) a zadržovací prvek je upraven mezi převáděcím prvkem a oblastí spodní úvratě druhého pístu (18), přičemž poháněči člen (D) je upraven pro držení druhého pístu (18) v podstatě v klidu v jeho horní úvrati, nebo v její blízkosti, v průběhu přinejmenším části expanzního zdvihu prvního pístu (16).
2. 2. Spalovací motor podle nároku 1,vyznačující se tím, že druhý píst (18) je opatřen korunou (35) s okrajem (37), který je radiálně oddálen od stěny (14a) druhého válce (14) a který spolu s touto stěnou (14a) vytváří zadržovací prvek ve formě mezery (128), a převáděcí prvek je tvořen obtokem kolem koruny (35) druhého pístu (18), přičemž velikost mezery (128) je upravena pro bránění průchodu směsi paliva se vzduchem mezi boční stěnou (14a) a korunou (35) druhého pístu (18) z prvního objemu (15a) do společného spalovacího prostoru (20) až do okamžiku ukončení kompresního zdvihu.
3. 3. Spalovací motor podle nároku 1,vyznačující se tím, že druhý píst (18) je opatřen korunou (35) s okrajem (37), který je radiálně oddálen od stěny (14a) druhého válce (14) prostřednictvím mezery (128), tvořící převáděcí prvek a umožňující proudění směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem (15a) a druhým objemem (15b) v průběhu celého zdvihu druhého pístu (18), přičemž zadržovací prvek je dán poměrem relativního objemu komprese prvního válce (12) a druhého válce (14) k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1.
4. 4. Spalovací motor podle nároku 1,vyznačující se tím, že druhý píst (18) je opatřen korunou (35) s okrajem (37), který je radiálně oddálen od stěny (14a) druhého válce (14) prostřednictvím mezery (128), tvořící převáděcí prvek a umožňující proudění směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem (15a) a druhým objemem (15b) v průběhu celého zdvihu druhého pístu (18), přičemž zadržovací prvek obsahuje spojovací prvek mezi prvním pístem (16) a druhým pístem (18), pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře (128) za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu (15a) do druhého objemu (15b) až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu (18).
5. 5. Spalovací motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že převáděcí prvek je vytvořen na konci druhého válce (14) na straně odvrácené od prvního válce (12) a je tvořen obtokem okolo druhého pístu (18), když je druhý píst (18) ve své horní úvrati nebo v blízkosti ní, přičemž zadržovací prvek je dán poměrem relativního objemu komprese prvního válce (12) a druhého válce (14) k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1.

   -36CZ 290985 B6
6. 6. Spalovací motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že převáděcí prvek je vytvořen na konci druhého válce (14) na straně odvrácené od prvního válce (12) a je tvořen obtokem okolo druhého pístu (18), když je druhý píst (18) ve své horní úvrati nebo v blízkosti ní, přičemž zadržovací prvek obsahuje spojovací prvky mezi prvním pístem (16) a druhým pístem (18), pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře (128) za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu (15a) do druhého objemu (15b) až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu (18).
7. 7. Spalovací motor podle nároku 2, vyznačující se tím, že zadržovací prvek je dán poměrem relativního objemu komprese prvního válce (12) a druhého válce (14) k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1.
8. 8. Spalovací motor podle nároků 2, 5, 6 nebo 7, vyznačující se tím, že obtok má formu drážky (39), která je vytvořena ve stěně (14a) druhého válce (14) a která probíhá přinejmenším na části obvodu druhého válce (14).
9. 9. Spalovací motor podle nároků 2, 3, 5, 7 nebo 8, vyznačující se tím, že zadržovací prvek dále obsahuje spojovací prvky mezi prvním pístem (16) a druhým pístem (18), pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře (128) za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu (15a) do druhého objemu (15b) až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu (18).
10. 10. Spalovací motor podle nároku 1,vyznačující se t í m , že druhý píst (18) je opatřen korunou (35) s okrajem (37), který je radiálně oddálen od stěny (14a) druhého válce (14) prostřednictvím mezery (128), tvořící převáděcí prvek a umožňující proudění směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem (15a) a druhým objemem (15b) v průběhu celého zdvihu druhého pístu (18), přičemž převáděcí prvek, upravený na konci druhého válce (14) na straně odvrácené od prvního válce (12), je tvořen obtokem okraje (37) koruny (35) druhého pístu (18), když je druhý píst (18) ve své horní úvrati nebo v blízkosti ní, přičemž zadržovací prvek obsahuje spojovací prvky mezi prvním pístem (16) a druhým pístem (18), pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře (128) za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu (15a) do druhého objemu (15b) až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu (18).
11. 11. Spalovací motor podle nároku 1,vyznačující se tím, že druhý píst (18) je opatřen korunou (35) s okrajem (37), který je radiálně oddálen od stěny (14a) druhého válce (14) prostřednictvím mezery (128), tvořící převáděcí prvek a umožňující proudění směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem (15a) a druhým objemem (15b) v průběhu celého zdvihu druhého pístu (18), přičemž převáděcí prvek, upravený na konci druhého válce (14) na straně odvrácené od prvního válce (12), je tvořen obtokem okraje (37) koruny (35) druhého pístu (18), když je druhý píst (18) ve své horní úvrati nebo v blízkosti ní, přičemž zadržovací prvek je dán poměrem relativního objemu komprese prvního válce (12) a druhého válce (14) k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1.
12. 12. Spalovací motor podle nároku 1,vyznačující se tím, že zadržovací prvek je dán jednak poměrem relativního objemu komprese prvního válce (12) a druhého válce (14) k objemu proudění, jehož hodnota se rovná nejméně 1, ajednak spojovacími prvky mezi prvním pístem (16) a druhým pístem (18), pro vytvoření tlakového rozdílu v mezeře (128) za chodu motoru, který zabraňuje proudění směsi paliva se vzduchem z prvního objemu (15a) do druhého objemu (15b) až do ukončení kompresního zdvihu druhého pístu (18), přičemž převáděcí prvek, upravený na konci druhého válce (14) na straně odvrácené od prvního válce (12), je tvořen obtokem okraje (37) koruny (35) druhého pístu (18), když je druhý píst (18) ve své horní úvrati nebo v blízkosti ní.

    -37CZ 290985 B6
13. 13. Spalovací motor podle nároku 1, v y z n a č uj í c í se t í m , že druhý píst (18) je opatřen koninou (35) s okrajem (37), který je radiálně oddálen od stěny (14a) druhého válce (14) prostřednictvím mezery (128), tvořící převáděcí prvek a umožňující proudění směsi paliva se vzduchem mezi prvním objemem (15a) a druhým objemem (15b) v průběhu celého zdvihu druhého pístu (18).
14. 14. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 4, 6, 9, 10 nebo 12, vyznačující se tím, že spojovací prvky jsou tvořeny mechanickým propojením.
15. 15. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 10, 11, 12 nebo 13, vyznačující se tím, že obtok má formu drážky (39), která je vytvořena ve stěně (14a) druhého válce (14) a která probíhá přinejmenším na části obvodu druhého válce (14).
16. 16. Spalovací motor podle nároku 8 nebo 15, vyznačující se tím, že obtok je ohraničen náhlým nebo postupným rozšířením vrtání druhého válce (14).
17. 17. Spalovací motor podle nároku 8 nebo 15, vyznačující se tím, že drážka (39) a pístový okraj (37) spolu při vzájemné spolupráci vymezují rozšiřující se mezeru (128), napomáhající směšování směsi paliva a vzduchu, proudícího do druhého objemu (15b), se vzduchem nacházejícím se ve druhém objemu (15b).
18. 18. Spalovací motor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 2 až 17, vyznačující se tím, že druhý válec (14) je na svém konci přivráceném kprvnímu válci (12) opatřen převáděcím prvkem, který je tvořen obtokem okolo druhého pístu (18), když je druhý píst (18) ve své dolní úvrati nebo v blízkosti ní.
19. 19. Spalovací motor podle nároku 18, vyznačující se tím, že obtok má délku větší než je tloušťka okraje (37) koruny (35) druhého pístu (18).
20. 20. Spalovací motor podle nároku 18 nebo 19, vyznačující se tím, že obtok má formu drážky (391), která je vytvořena ve stěně (14a) druhého válce (14) a která probíhá přinejmenším na části obvodu druhého válce (14).
21. 21. Spalovací motor podle nároků 18, 19 nebo 20, vyznačující se tím, že obtok je vymezen náhlým nebo postupným rozšířením vrtání druhého válce (14).
22. 22. Spalovací motor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 21, vyznačující se t í m , že dřík (234) druhého pístu (18) je utěsněné a axiálně kluzně uložen ve vrtání (511), vytvořeném v hlavě válců (12, 14) spalovacího motoru.
23. 23. Spalovací motor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 21, vyznačující se t í m , že dřík (234) druhého pístu (18) je utěsněné a axiálně kluzně uložen ve vrtání (511), vytvořeném v hlavě válců spalovacího motoru, přičemž v hlavě válců spalovacího motoru je upraven průchod (5101), propojující vrtání (511) se vzduchovým přívodním kanálem (25), pro přívod vzduchu do prvního válce (12).
24. 24. Spalovací motor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 23, vyznačující se t í m , že obsahuje prostředky vynucující víření plynu proudícího mezi oběma válci (12, 14).

    -38CZ 290985 B6
25. 25. Spalovací motor podle nároku 24, vyznačující se tím, že prostředky vynucující víření plynu proudícího mezi oběma válci (12, 14) obsahují výstupek (116), vytvořený na koruně prvního pístu (16) a upravený tak, aby vstupoval do druhého válce (14), když se první píst (16) dostane do své horní úvratě.
26. 26. Spalovací motor podle nároku 25, vy z n a č uj í c í se t í m , že výstupek (116) obsahuje otvor (1161) pro vedení proudícího plynu v předem určeném směru.
27. 27. Spalovací motor podle nároku 24, vyznačující se tím, že prostředky vynucující víření plynu proudícího mezi oběma válci (12, 14) jsou tvořeny přepážkou (216), upravenou mezi oběma válci (12, 14) a opatřenou otvorem (2161) pro vedení proudícího plynu v předem určeném směru.
28. 28. Spalovací motor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 23, vyznačující se tím, že je opatřen přepážkou (216), upravenou mezi oběma válci (12, 14) a opatřenou otvorem (2161) pro vedení proudícího plynu v předem určeném směru.
29. 29. Spalovací motor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 28, vy z n a č u j í c í se tí m , že prvním palivovým zdrojem (34) je nízkotlaký palivový injektor, upravený v místě, které je v průběhu spalování zakryto a chráněno druhým pístem (18).
30. 30. Spalovací motor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 29, vy z n a č u j í c í se t í m , že prvním palivovým zdrojem (34) je injektor pro vstřikování tekutého paliva.
31. 31. Spalovací motor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 30, vy z n a č u j í c í se t í m , že prvním palivovým zdrojem (34) je dávkovač pro dodávání plynového paliva.
32. 32. Spalovací motor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 31, vyznačující se t í m , že obsahuje zapalovací prostředek pro zapalování paliva ve spalovacím prostoru (20).
33. 33. Spalovací motor podle nároku 32, vyznačující se tím, že zapalovacím prostředkem je zapalovací svíčka (52), žhavící svíčka nebo jiné zapalovací zařízení.
34. 34. Spalovací motor podle nároku 32 nebo 33, vy z n a č uj í c í se t í m , že ve spalovacím prostrou (20) je na vybraných místech umístěna vrstva katalytického materiálu.
35. 35. Spalovací motor podle nároku 8 nebo 15, vyznačující se tím, že obsahuje zapalovací prostředek ve formě zapalovací svíčky (52), která je umístěna v dutině (1152), která je vytvořena ve stěně (14a) druhého válce (14) a která je otevřena do drážky (39).
36. 36. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 35, vyznačující se tím, že je opatřen druhým palivovým zdrojem (60), ve formě vysokotlakého injektoru, upraveným pro přidávání tekutého paliva pod tlakem do spalovacího prostoru (20), navíc k množství paliva dodávaného do prvního objemu (15a) prostřednictvím prvního palivového zdroje (34), když je druhý píst (18) ve své horní úvrati nebo v blízkosti ní.
37. 37. Spalovací motor podle nároku 36, vyznačující se tím, že obsahuje prostředek (M) k ovládání jak prvního palivového zdroje (34), dodávajícího do prvního objemu (15a) určitý díl z celkového množství vstřikovaného paliva, přičemž začátek a konec dodávání tohoto dílu paliva je vymezen předem stanovenými a od polohy horní úvratě druhého pístu (18) vyměřovanými polohami, tak k ovládání druhého palivového zdroje (60), vstřikujícího zbývající díl, z celkového

    -39CZ 290985 B6 množství vstřikovaného paliva, do spalovacího prostoru (20) tehdy, když se oba písty (16, 18) dostanou do svých horních úvratí nebo do jejich blízkosti.
38. 38. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 35, vyznačující se

    5 t í m , že prvním palivovým zdrojem (34) je vysokotlaký palivový injektor, umístěný ve stěně (14a) druhého válce (14) a upravený pro přímé vstřikování paliva jak do prvního objemu (15a), tak i do druhého objemu (15b) druhého válce (14).
39. 39. Spalovací motor podle nároku 38, vyznačující se tím, že obsahuje prostředek

    10 (M) k ovládání vysokotlakého palivového injektoru, jednak dodávajícího do prvního objemu (15a) určitý díl z celkového množství vstřikovaného paliva, přičemž začátek a konec dodávání tohoto dílu pálívaje vymezen předem stanovenými a od polohy horní úvratě druhého pístu (18) vyměřovanými polohami, a jednak vstřikujícího zbývající díl, z celkového množství vstřikovaného paliva, do spalovacího prostoru (20) tehdy, když se oba písty (16, 18) dostanou do 15 svých horních úvratí nebo do jejich blízkosti.
40. 40. Spalovací motor podle nároku 39, vyznačující se tím, že ovládací prostředek (M) je upraven pro takové vstřikování celkového množství paliva ve dvou nebo více impulsech, nebo v podstatě nepřetržitě ve stálém nebo měnitelném poměru proudění za daný časový úsek, aby

    20 první díl paliva byl vstřikován do prvního objemu (15a) druhého válce (14) v průběhu sacího a/nebo kompresního zdvihu druhého válce (18) a aby zbývající díl paliva byl vstřikován do spalovacího prostoru (20) v podstatě v průběhu časového úseku, začínajícího náběhem na proudění plynu nebo po jeho skončení.

    25
41. 41. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 40, vyznačující se tím, že ve vzduchovém přívodním kanálu (25) je umístěn škrticí ventil (83), pro vytvoření možnosti omezení přívodu vzduchu do prvního válce (12).
42. 42. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 35, vyznačující se 30 t í m , že ve vzduchovém přívodním kanálu (25) je umístěn jak škrticí ventil (83), pro vytvoření možnosti omezení přívodu vzduchu do prvního válce (12), tak druhý palivový zdroj (82), pro možnost přípravy jiskrou zažehnutelné směsi paliva a vzduchu.
43. 43. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 31,vyznačující se 35 t í m, že obsahuje jednak druhý palivový zdroj (82), pro dodávání paliva do prvního válce (12), jednak škrticí ventil (83), umístěný ve vzduchovém přívodním kanálu (25) a upravený pro vytvoření možnosti omezení přívodu vzduchu do prvního válce (12), jednak zapalovací prostředek, pro zapalování paliva ve spalovacím prostoru (20), jednak ovládací prostředek (M), pro řízení činnosti zapalovacího prostředku, a jednak prostředek pro zamezení samovznícení 40 paliva, při hodnotách tlaku a teploty dosahovaných ve spalovacím prostoru (20) při dokončování kompresního zdvihu pístů (16, 18).
44. 44. Spalovací motor podle nároku 43,vyznačující sé tím, že zapalovací prostředek je tvořen zapalovací svíčkou (52), která je umístěna v dutině (1152), která je vytvořena ve stěně
45. 45 (14a) druhého válce (14).

    45. Spalovací motor podle nároku 43, vyznačující se tím, že je opatřen ovládacím prostředkem (M), pro řízení činnosti obou palivových zdrojů (34, 82) a škrticího ventilu a vytváření možnosti měnění režimů motoru mezi režimem, v němž je první palivový zdroj (34)

    50 nečinný nebo v podstatě nečinný a škrticí ventil (83) řídí vytváření v podstatě stechiometrické směsi paliva a vzduchu nasávané do prvního válce (12), a režimem, v němž je druhý palivový zdroj (82) nečinný nebo v podstatě nečinný a škrticí ventil (83) je v podstatě úplně otevřený.

    -40CZ 290985 B6
46. 46. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 35 a 41 až 45, vyznačující se tím, že volnoběžný chod motoru je dosahován vstřikováním paliva z prvního palivového zdroje (34) do vzduchu, který je dodáván do prvního objemu (15a) druhého válce (14), ze kterého směs vystupuje prouděním do spalovacího prostoru (20) poté, kdy je 5 umožněn přívod určitého množství vzduchu do prvního válce (12), pro snížení kompresní teploty pod hodnotu, při níž by mohlo dojít ke kompresnímu vznětu, pro zapalování směsi zapalovací svíčkou (52) až tehdy, když je druhý píst (18) ve výhodné pozici, která odpovídá poloze horní ú vrate.

    10
47. 47. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 46, v y z n a č u j í c í se t í m , že spalovací prostor (20) obsahuje druhý objem (15b) druhého válce (14).
48. 48. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 46, vyznačující se t í m , že druhý objem (15b) druhého válce (14) obsahuje spalovací prostor (20).
49. 49. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 48, vyznačující se t í m , že druhý píst (18) je spojen s poháněcím členem (D), upraveným pro držení druhého pístu (18) v podstatě v klidu v jeho horní úvrati, nebo v její blízkosti, v průběhu přinejmenším části expanzního zdvihu a výfukového zdvihu prvního pístu (16).
50. 50. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 49, vyznačující se tím, že poháněči člen (D) je upraven pro řízení pohybu druhého pístu (18) v menší části rozsahu jeho zdvihu, než prvního pístu (16) v průběhu první části kompresního zdvihu druhého pístu (18), a pro zrychlení druhého pístu (18) v poslední části kompresního zdvihu, pro dosažení

    25 toho, že jak první píst (16), tak i druhý píst (18) vstoupí do svých horních úvrati v podstatě současně.
51. 51. Spalovací motor podle nároku 50, vy z n a č u j í c í se tím, že druhý píst (18) je v hlavě válců (12, 14) uložen pomocí pružiny (501), upravené pro přitlačování druhého pístu

    30 (18) do polohy jeho horní úvratě, a poháněči člen (D) obsahuje vačku (500, 506), upravenou jak pro uvádění druhého pístu (18) do řízeného pohybu, tak pro její odlehnutí od druhého pístu (18), po část jejího otáčivého pohybu, pro zajištění zrychlení druhého pístu (18) v poslední fázi jeho kompresního zdvihu.

    35
52. 52. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 49, v y z n a č u j í c í se t í m , že poháněči člen (D) obsahuje vačku (500, 506) pro řízení pohybu druhého pístu (18).
53. 53. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 52, vyznačující se t í m , že poháněči člen (D) je upraven pro řízení pohybu druhého pístu (18) během jeho sacího

    40 zdvihu, v průběhu jak výfukového, tak i sacího zdvihu prvního pístu (16).
54. 54. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 52, vyznačující se t í m , že poháněči člen (D) je upraven pro řízení pohybu druhého pístu (18) během jeho sacího zdvihu, zatímco první píst (16) provádí svůj sací zdvih.
55. 55. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 54, vyznačující se tím, že je opatřen prostředkem pro udržování druhého pístu (18), v průběhu každého cyklu prvního pístu (16), v poloze jeho horní úvrati, pro zajištění práce motoru v režimu konvenčního spalovacího motoru.
56. 56. Spalovací motor podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 55, vy zn a č u j í c í se tím, že poháněči člen (D) obsahuje elektrické, pneumatické nebo hydraulické ovládací prostředky.

    -41 CZ 290985 B6
57. 57. Způsob dodávání paliva do spalovacího prostoru spalovacího motoru podle nároku 1, vyznačující se tím, že se první předem stanovené množství paliva vpravuje do prvního objemu (15a) druhého válce (14), v průběhu sacího a/nebo kompresního zdvihu druhého pístu

    5 (18), a že druhé předem stanovené množství paliva se vpravuje do prvního válce (12), v průběhu sacího zdvihu prvního pístu (16), pro vytvoření směsi paliva a vzduchu s předem určeným poměrem ve spalovacím prostoru (20) prvního válce (12), jejíž zapálení se uskutečňuje po zahájení proudění směsi paliva a vzduchu, nebo před ukončením tohoto proudění, z prvního objemu (15a) do druhého objemu (15b), když dojde ke smísení obou odděleně vytvořených 10 směsí ve spalovacím prostoru (20).
58. 58. Způsob podle nároku 57, vyznačující se tím, že směs paliva a vzduchu s předem určeným poměrem vytvářená ve spalovacím prostoru (20) prvního válce (12) je chudší než stechiometrická.
59. 59. Způsob podle nároku 57, vyznačující se tím, že směs paliva a vzduchu s předem určeným poměrem vytvářená ve spalovacím prostoru (20) prvního válce (12) je v podstatě stechiometrická.

    20
60. 60. Způsob dodávání paliva do spalovacího prostoru spalovacího motoru podle nároku 1, vyznačující se tím, že se první předem stanovené množství paliva vpravuje do prvního objemu (15a) druhého válce (14), v průběhu sacího a/nebo kompresního zdvihu druhého pístu (18), jehož zapálení ve spalovacím prostoru (20) se uskutečňuje po zahájení proudění směsi paliva a vzduchu, nebo před ukončením tohoto proudění, z prvního objemu (15a) do druhého

    25 objemu (15b), pro zvýšení teploty a tlaku ve spalovacím prostoru (20) na úroveň postačující k zapálení zbytku proudící směsi paliva a vzduchu kompresním vznětem.
61. 61. Způsob podle nároku 57, vyznačující se tím, že se do prvního válce (12), v průběhu sacího zdvihu prvního pístu (16), vpravuje další předem stanovené množství paliva,

    30 přičemž se řídí množství vzduchu nasávaného do prvního válce (12), pro vytvoření směsi paliva a vzduchu v předem určeném poměru v prvním válci (12).
62. 62. Způsob podle nároku 61,vyznačující se tím, že směs paliva a vzduchu s předem určeným poměrem vytvářená v prvním válci (12) je v podstatě stechiometrická.
63. 63. Způsob podle nároků 60, 61 nebo 62, vyznačující se tím, že se u vzduchu nasávaného do prvního válce (12) řídí jeho průtok škrcením, pro udržování takových mezních hodnot kompresních teplot a tlaků ve spalovacím prostoru (20), které jsou nižší než hodnoty, při kterých by mohlo dojít ke kompresnímu vznětu směsi před jejím řízeným zapálením.
64. 64. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků 60 až 63, vy z n ač uj íc í se tím, že se první předem stanovené množství paliva zapaluje prostřednictvím jiskry.
65. 65. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků 60 až 63, vy z n a č uj í c í se tím, 45 že se první předem stanovené množství paliva zapaluje kompresním vznětem.
66. 66. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků 60 až 64, vy z n a č uj í c í se tím, že se do spalovacího prostoru (20) ke konci kompresního zdvihu druhého pístu (18) vpravuje pod vysokým tlakem druhé předem stanovené množství tekutého paliva, pro zajištění zapálení

    50 kompresním vznětem.

    -42CZ 290985 B6
67. 67. Způsob podle nároku 66, vyznačující se tím, že se první předem stanovené množství paliva vpravuje do prvního objemu (15a) druhého válce (14), v průběhu sacího zdvihu druhého pístu (18).
68. 68. Způsob podle nároku 66 nebo 67, vyznačující se tím, že palivem pro druhá předem stanovená množství je palivo s nízkým oktanovým číslem nebo palivo s vysokým cetanovým číslem, a že palivem pro první předem stanovená množství je těkavé palivo s vysokým oktanovým číslem.
69. 69. Způsob podle nároku 68, v y z n a č u j í c í se tím, že palivem pro první předem stanovená množství je benzín.
70. 70. Způsob podle nároku 68, vyznačující se tím, že palivem pro druhá předem stanovená množství je motorová nafta.
71. 71. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků 60 až IQ, vyznačuj ící se tím, že druhý píst (18) uskutečňuje svůj sací zdvih v průběhu přinejmenším části výfukového a sacího zdvihu prvního pístu (16).
72. 72. Způsob podle nároku 71, vyznačuj ící se t í m , že druhý píst (18) uskutečňuje svůj sací zdvih v podstatě v průběhu celého výfukového a sacího zdvihu prvního pístu (16).
73. 73. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků 60 až 72, vyznačující se tím, že druhý píst (18) uskutečňuje svůj kompresní zdvih v průběhu celého kompresního zdvihu prvního pístu (16).
74. 74. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků 60 až 72, vy zn ač uj í c í se tím, že druhý píst (18) zůstává v podstatě v klidu ve své horní úvrati v podstatě po celou dobu průběhu expanzního zdvihu prvního pístu (16).
75. 75. Způsob podle kteréhokoli z předcházejících nároků 60 až 70, vy z n a č uj í c í se tím, že druhý píst (18) zůstává v podstatě v klidu ve své horní úvrati v podstatě v průběhu výfukového a expanzního zdvihu prvního pístu (16).