Исследования свободнопоршневых двигателей Била стимулиро­вали изобретение в университете Калгари гибридной машины со свободным вытеснителем и кривошипно-шатунным приводом рабо­чего поршня. Свободнопоршневые двигатели заманчивы своей про­стотой. Однако если они не предназначены для работы в качестве насосов Или компрессоров, то затруднительно использовать энер­гию возвратно-поступательного движения его отдельных элементов, поскольку многие агрегаты приводятся в действие вращающимися валами.

Гибридная машина является попыткой объединить достоинства простой конструкции свободнопоршневого двигателя с распростра­ненностью и большой применяемостью цилиндропоршневого блока и кривошипно-шатунного узла. Одна из привлекательных сторон гибридной машины заключается в том, что ее нижняя часть — рабочий поршень, цилиндр и кривошипно-шатунный механизм мо­гут быть обычными узлами двигателей внутреннего сгорания. Име­ющийся производственный опыт, сборочные приспособления и ин­струменты, а также различная арматура обычных двигателей вну­треннего сгорания могут быть использованы и для гибридной ма­шины, позволяя тем самым снизить стоимость двигателей Стирлинга до уровня, почти сравнимого со стоимостью других поршневых машин.

Схема поперечного сечения гибридного одноцилиндрового дви­гателя показана на рис. 10-5. Картер, коленчатый вал, шатун, ци­линдр и рабочий поршень (часть двигателя ниже линии X—X) могут быть обычными узлами двигателей внутреннего сгорания, работающих на газообразном или жидком топливе. Для поста­новки газонепроницаемого уплотнения рабочий поршень изменен;

Он имеет удлиненный вертикальный стер­жень, являющийся в своей верхней части пустотелым штоком вытеснителя, на кото­ром находится фиктивный поршень. По­лость между фиктивным и рабочим порш-

Нями соединена с внутренним объемом вытеснителя и вместе с ним составляет буферную полость. Рабочий объем — это объем в цилиндре выше фиктивного поршня; он подразделен (вытесни-

1 Эта машина динамически подобна свободнопоршневому двигателю и Дает возможность отводить полезную работу двигателя на вращающийся вал.

Телем) на полость сжатия (ниже вытеснителя) и полость расширения (над вытеснителем).

Двигатель работает точно так же, как и описанный выше сво — боднопоршневой двигатель Била. Легкий вытеснитель быстро реа­гирует на перепад давления между буферной и рабочей полостями. Рабочий поршень, коленчатый вал, маховик и шатун скомбиниро­ваны так, чтобы создать динамический эквивалент тяжелого поршня с большой инерцией, характерный для двигателя Била.

На рис. 10-6 показан опытный вариант гибридного двигателя, сконструированного в университете Калгари, в котором был исполь­зован обычный картер от серийно выпускаемого одноцилиндрового двигателя фирмы «Хонда» (Honda). Этот двигатель был куплен за 97 долл. в 1970 г., и, по крайней мере, половина его узлов была

Заменена с целью приспособить его для работы в качестве преобра­зователя. До сих пор гибридный двигатель с электроподогревом не показал удовлетворительной работы из-за того, что после не­скольких оборотов нарушается фазовое смещение поршней. Двига­тель не имеет предпочтительного направления вращения и работает одинаково хорошо (или, возможно, плохо) при любом направлении вращения. Кроме того, на ранней стадии разработки двигатель имел неудовлетворительные характеристики при останове в одном направлении и повторном пуске в другом. Ожидается, что все эти проблемы по мере понимания работы двигателя будут разрешаться.

Общий вид возможного варианта гибридного двигателя показан на рис. 10-7, где дано поперечное сечение обычного двигателя вну­треннего сгорания, выполненного по схеме V8 и переделанного в гибридный двигатель. В схеме предусмотрена общая камера сго­рания (по типу камер авиационных двигателей), соединяемая с каж­дым из цилиндров тепловыми трубами с жидкометаллическнм те­плоносителем. Буферные полости всех цилиндров объединены
в один общий объем. Для двигателя с номинальной мощностью 14,7— 22 кВт (20—30 л. е.), что составляет десятую часть мощности дви­гателя V8, рабочим телом может быть воздух с давлением в не­сколько атмосфер. Ожидается, что эффективный к. п. д. будет соста­влять примерно 20%.