Тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования
Предложение относится к машиностроениию, а именно к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки для получения эффективной мощности. Тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования содержит: картер 1 с цилиндром 2, в которых перемещаются поршень 3 с кривошипно-шатунным механизмом 4. Нижняя часть 5 цилиндра 2 имеет больший диаметр, верхняя часть 6 цилиндра 2 имеет меньший диаметр. В нижней части 5 цилиндра 2 расположена нижняя часть 7 поршня 3, в верхней части 6 цилиндра 2 расположена верхняя часть 8 поршня 3. Нижняя часть 5 цилиндра 2 оборудована клапаном 9 для подачи топиивовоздушной смеси из системы питания. Объем нижней части 5 цилиндра 2 может сообщаться с верхней частью 6 цилиндра 2 через поочередно работающие (через цикл) камеры сгорания 10 и 11 постоянного объема, оборудованные впускными 12 и 13, выпускными 14 и 15 клапанами и свечами зажигания 16 и 17. В головке 18 цилиндра 2 имеется выпускной клапан 19 для выпуска парогазовой смеси через выпускной трубопровод 20 в конденсатор 21, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее с помощью циркуляционного насоса 22 в бак 23, из которого насосом 24 вода подается к форсунке 25, расположенной в головке 18 цилиндра 2.
Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки.
Известен двигатель (Сухов А. Выхлоп чище воздуха // За рулем. - 2001. №4.), способный работать на газе, бензине, дизельном топливе или воздухе; который содержит два цилиндра разного диаметра с клапанами. Эти цилиндры соединены каналами со сферической камерой, находящейся между ними и имеющей впускной и выпускной клапаны. При работе на воздухе поршень в малом цилиндре движется вниз, засасывая наружный воздух. Затем, при движении вверх, поршень сжимает воздух (впускной клапан цилиндра закрыт, впускной клапан сферической камеры открыт, выпускной - закрыт). В конце такта сжатия давление поднимается до 20 бар. Впускной клапан сферической камеры закрывается, а в камеру подается сжатый воздух под давлением 40-50 бар. Затем, выпускной клапан сферической камеры открывается, и этот воздух направляется в большой цилиндр, где происходит расширение. После расширения открывается выпускной кпапан большого цилиндра, воздух выходит в атмосферу.
Недостатком описанной конструкции является то, что для обеспечения высокого давления воздуха, подаваемого в сферическую камеру, необходимо затрачивать значительное количество энергии.
Известен также двигатель с раздельными процессами газопарообразования (Руднев В.В., Кукис В.С., Богданов А.И. и др.: Свидетельство на полезную модель RU 27640 U1 7 F 01 К7 00. Опубл. 10.02.03. Бюлл. 4), который имеет поршневой двигатель, включающий картер с насосным - малым цилиндром и рабочим - большим цилиндром, расположенными V-образно, в которых перемещаются поршни - насосный - малый и рабочий - большой. В картере и цилиндрах расположен кривошипно-шатунный механизм. Головка малого цилиндра содержит впускной клапан для подачи топливовоздушной смеси из системы питания. В головке большого цилиндра расположена форсунка для впрыскивания воды, подаваемой насосом из бака, и выпускной клапан для выпуска парогазовой смеси в конденсатор, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее в бак с помощью насоса. Камера сгорания постоянного объема выполнена отдельно от цилиндров и соединена с малым цилиндром через впускной клапан камеры сгорания, и с большим цилиндром через выпускной клапан камеры сгорания. В камере сгорания установлена свеча для воспламенения топливовоздушной смеси.
Недостатками этой конструкции являются малая удельная (на единицу массы двигателя и на единицу его рабочего объема) мощность и значительные массогабаритные показатели.. что обусловлено наличием двух цилиндров.
Данная конструкция двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является повышение удельной (на единицу массы
двигателя и на единицу его рабочего объема) мощности и снижение массогабаритных показателей двигателя.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в тепловом двигателе с разделенными процессами газопарообразования, содержащем двухтактный поршневой двигатель с картером, кривошипно-шатунным механизмом и одним цилиндром, имеющим больший диаметр в нижней части, и меньший диаметр - в верхней, а также поршень, нижняя часть которого имеет больший диаметр и перемещается в нижней части цилиндра, а верхняя часть - меньший диаметр и перемещается в верхней части цилиндра, имеются две, поочередно работающие (через цикл) камеры сгорания постоянного объема, оборудованные впускными и выпускными клапанами, а также свечами зажигания, причем в головке цилиндра расположена форсунка для впрыскивания воды, подаваемой насосом из бака, и выпускной клапан для выпуска парогазовой смеси в конденсатор, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее в бак с помощью насоса, при этом в нижней части цилиндра имеется клапан для подачи топливовоздушной смеси из системы питания.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство предлагаемого теплового двигателя с разделенными процессами газопарообразования.
Предлагаемый тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразоваяия содержит; картер 1 с цилиндром 2, в которых перемещаются
поршень 3 с кривошипно-щатунным механизмом 4. Нижняя часть 5 цилиндра 2 имеет больший диаметра верхняя часть 6 цилиндра 2 имеет меньший диаметр. В нижней частя 5 цилиндра 2 расположена нижняя часть 7 поршня 3, в верхней части 6 цилиндра 2 расположена верхняя часть 8 поршня 3. Нижняя часть 5 цилиндра 2 оборудована клапаном 9 для подачи топливовоздушной смеси из системы питания. Объем нижней части 5 цилиндра 2 может сообщаться с верхней частью 6 цилиндра 2 через поочередно работающие (через цикл) камеры сгорания 10 и 11 постоянного объема, оборудованные впускными 12 и 13, выпускными 14 и 15 клапанами и свечами зажигания 16 и 17. В головке 18 цилиндра 2 имеется выпускной клапан 19 для выпуска парогазовой смеси через выпускной трубопровод 20 в конденсатор 21, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее с помощью циркуляционного насоса 22 в бак 23, из которого насосом 24 вода подается к форсунке 25, расположенной в головке 19 цилиндра 2.
Предлагаемый тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразований работает следующим образом.
При перемещении поршня 3 вниз в результате возникающего в нижней части 5 цилиндра 2 разрежения в него через клапан 9 подается топливовоздушная смесь из системы питания.
После достижения поршнем 3 крайнего нижнего положения клапан 9 закрывается и начинается движение поршня 3 вверх, которое сопровождается сжатием находящейся в нижней части 5 цилиндра 2 топливовоздушной смеси. При приближении поршня 3 к верхнему крайнему положению открывается впускной клапан 12 первой камеры сгорания 10, и она заполняется
сжатой топливовоздушной смесью, после чего впускной клапан 12 камеры сгорания 10 закрывается, и топливовоздушная смесь поджигается с помощью свечи зажигания 15. Одновременно с закрытием впускного клапана 12 камеры сгорания 10 открывается выпускной клапан 15 камеры сгорания 11, где после полного сгорания топлива в постоянном объеме, образовавшиеся горячие газы поступают в надпоршневое пространство верхней части 6 цилиндра 2. Куда через форсунку 25 происходит впрыск воды из бака 21 при помощи насоса 24.
Образовавшийся перегретый пар расширяется, производя работу, поршень 3 перемещается вниз, после прихода поршня 3 в крайнее нижнее положение открывается выпускной клапан 19 для выпуска парогазовой смеси через выпускной трубопровод 20 в конденсатор 21, в котором происходит конденсация воды с последующим возвращением ее с помощью циркуляционного насоса 22 в бак 23. Цикл повторяется., но уже горячие газы поступают в надпоршневое пространство верхней части 6 цилиндра 2 через выпускной клапан 14 из камеры сгорания 10, а заполнение свежим зарядом топливовоздушной смеси происходит через впускной клапан 13 камеры сгорания 11, с последующим ее воспламенением.
По сравнению с прототипом предлагаемый тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразовяння обеспечивает повышение удельной (на единицу массы двигателя и на единицу его рабочего объема) мощности и снижение массогабаритных показателей.
Тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования, содержащий двухтактный поршневой двигатель с картером, цилиндром и кривошипно-шатунным механизмом с размещенными в головке цилиндра форсункой для впрыскивания воды, подаваемой насосом из бака, и выпускным клапаном для выпуска парогазовой смеси в конденсатор, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее в бак с помощью насоса, отличающийся тем, что содержит цилиндр, имеющий больший диаметр в нижней части, и меньший диаметр - в верхней, а также поршень, нижняя часть которого имеет больший диаметр и перемещается в нижней части цилиндра, а верхняя часть - меньший диаметр и перемещается в верхней части цилиндра, поочередно работающие (через цикл) две камеры сгорания постоянного объема со свечами зажигания, оборудованные впускными и выпускными клапанами, причем в нижней части цилиндра имеется клапан для подачи топливовоздушной смеси из системы питания.
