Двигатель с внешним подводом теплоты
Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки для получения эффективной мощности. Двигатель с внешним подводом теплоты имеет поршневой двигатель, включающий картер 1 с цилиндром 2, в которых установлены поршень 3 со штоком 4 и крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом 5. В подпоршневом пространстве цилиндра 2 имеется впускной клапан 6 для впуска воздуха в цилиндр 2 и выпускной клапан 7 для подачи сжатого воздуха в котел 8 через впускной патрубок 9. В котле 8 размещены: змеевик 10 для нагрева воды, искровая свеча 11 и форсунка 12 для подачи топлива. Горячий воздух нагнетается в надпоршневое пространство цилиндра 2 через впускной коллектор 13 и продувочное окно 14. Отработавшие газы выходят через продувочное окно 15 и выпускной коллектор 16. Для впрыскивания воды в надпоршневое пространство в верхней части цилиндра 2 закреплена электромагнитная форсунка 14.
Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для получения эффективной мощности. Известны двигатели с внешним подводом теплоты.
Двигатель с внешним сгоранием (патент США F 01 k 21/04 №3728858) использует энергию пара, инжектируемого в конце хода сжатия в силовой цилиндр из парового котла, работает по двухтактному циклу. Продукты сгорания из топки, размещенной в паровом котле, впрыскиваются в силовой цилиндр двигателя после хода расширения-Эти продукты сгорания затем сжимаются поршнем, и их тепло используется для подогрева питательной воды, циркулирующей в рубашке силового цилиндра.
Недостатком этого двигателя является то, что в паровом котле давление пара должно быть значительно больше, чем давление в цилиндре в конце хода сжатия, за короткий промежуток времени большое количество пара в цилиндр попасть не успевает, следовательно, эффективный КПД этого двигателя будет низким.
Известен утилизационный двигатель с внешним подводом теплоты (Богданов А.И., Кукис В.С., Руднев В.В. и др. Утилизационный двигатель с внешним подводом тепяоты: Свидетельство на полезную модель №15914, выданное 20 ноября 2000 г.), имеющий поршневой двигатель, включающий блок с цилиндром, в которых перемещаются поршень с кривошипно-шатунным ме-
ханизмом. С одной стороны блока имеется впускной патрубок с впускным клапаном, с другой патрубок с нагнетательным клапаном для подачи сжатого воздуха в котел. В котле размещены: змеевик для нагрева воды, искровая свеча и форсунка подачи топлива в котел. Подогретый воздух нагнетается в цилиндр через впускной коллектор и продувочное окно. Отработавшие газы выходят через продувочное окно и выпускной коллектор. Сверху над цилиндром закреплена электромагнитная форсунка впрыска воды.
Недостатком этого двигателя является сравнительно низкий КПД, обусловленный низкими насосными свойствами кривошипной камеры.
Данная конструкция двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является повышение эффективности работы двигателя с внешним подводом теплоты.
Поставленная задача достигается тем, что в двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем поршневой двигатель с кривошипно-шатунным механизмом, с впрыском в конце такта сжатия в цилиндр подогретой в змеевике воды и котлом подогрева воздуха, отличающийся тем, что он снабжен крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом, приводящим в движение поршень со штоком, который образует подпоршневое пространство с изменяемым объемом для нагнетания воздуха под высоким давлением в котел для нагрева воздуха.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство двигателя с внешним подводом теплоты.
Предлагаемый двигатель с внешним подводом теплоты содержит: поршневой одноцилиндровый двухтактный двигатель, включающий картер 1 с цилиндром 2, в которых установлены поршень 3 со штоком 4 и крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом 5. В нижней части цилиндра 2 имеется впускной клапан 6 для впуска воздуха в подпоршневое пространство и выпускной клапан 7 для подачи сжатого воздуха под давлением в котел 8. В котле 8 размещены: змеевик 10 для нагрева воды, искровая свеча 11 и форсунка 12 для подачи топлива. Горячий воздух нагнетается в надпоршневое пространство цилиндра 2 через впускной коллектор 13 и продувочное окно 14. Отработавшие газы выходят через продувочное окно 15 и выпускной коллектор 16. Для впрыскивания воды в надпоршневое пространство в верхней части цилиндра 2 закреплена электромагнитная форсунка 14.
Предлагаемый двигатель с внешним подводом теплоты работает следующим образом.
При движении поршня 3 вверх создается разрежение в подпоршневом пространстве цилиндра 2 и туда через впускной клапан 6 поступает воздух, при обратном движении поршня 3 воздух нагнетается в котел
через клапан 7 и патрубок 9. В котел 8 поступает через форсунку 10 топливо, смешавшись с воздухом, воспламеняется от искровой свечи 11 и сгорает. Горячий воздух, отдав часть теплоты через змеевик 8 воде, попадает в цилиндр 2 через впускной коллектор 13 и продувочное окно 14. В надпоршневом пространстве цилиндра после сжатия горячий воздух смешивается с впрыскиваемой через форсунку 14 водой, образуется перегретый пар с высоким давлением, который давит на поршень 3, совершая рабочий ход. Отработавшие газы выбрасываются в атмосферу через продувочное окно 15 и выпускной коллектор 16.
По сравнению с прототипом предлагаемый двигатель с внешним подводом теплоты имеет следующие преимущества: обеспечивает более высокий эффективный коэффициент полезного действия за счет применения крейцкопфного кривошипно-шатунного механизма и поршня со штоком, что позволяет организовать высокоэффективную подачу воздуха в котел.
Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий поршневой двигатель с кривошипно-шатунным механизмом, с впрыском в цилиндр подогретой в теплообменнике воды в начале такта расширения и устройством подогрева воздуха, отличающийся тем, что он снабжен крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом, приводящим в движение поршень со штоком, который образует подпоршневое пространство с изменяемым объемом для нагнетания воздуха под высоким давлением в котел для нагрева воздуха.
