Тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования
Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки для получения эффективной мощности. Тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразовання содержит: картер 1 с цилиндром двойного действия 2, в котором перемещается поршень 3 с штоком 4 и расположен крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм 5. Нижняя часть цилиндра 2 оборудована клапаном 6 для подачи топливовоздушной смеси из системы питания. Объем нижней части цилиндра 2 сообщается с верхней частью цилиндра 2 через камеру сгорания 7 постоянного объема, оборудованную впускным R и выпускным 9 клапанами и свечей зажигания 10. В головке 11 цилиндра 2 имеется выпускной клапан 12 для выпуска парогазовой смеси в конденсатор 13, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее с помощью циркуляционного насоса 14 в бак 15, из которого насосом 16 вода подается к форсунке 17, расположенной в головке 11 цилиндра 2. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.
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 клапан 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 B.C., Богданов А.И. и др.: Свидетельство на полезную модель RU 27640 U1 7 F 01 К 7 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 картер с крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм и цилиндром двойного действия, в котором перемещается поршень со штоком, которые образует две рабочие полости. Нижняя часть цилиндра оборудована клапаном для подачи топливовоздушной смеси из системы питания. Объем нижней части цилиндра сообщается с камерой сгорания постоянного объема через впускной клапан. Камера сгорания, имеющая свечу зажигания, через выпускной клапан сообщается с объемом верхней части цилиндра. В головке цилиндра имеется выпускной клапан для выпуска парогазовой смеси в конденсатор, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее с помощью циркуляционного насоса в бак, из которого насосом вода подается к форсунке, расположенной в головке цилиндра.
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 газопарообразования содержит: картер 1 с цилиндром двойного действия 2, с котором перемещается поршень 3 со штоком 4 и расположен крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм 5. Нижняя часть цилиндра 2 оборудована
клапаном 6 для подачи топливовоздушной смеси из системы питания. Камера сгорания 7 постоянного объема, оборудованная впускным 8 и выпускным 9 клапанами и свечей зажигания 10. В головке 11 цилиндра 2 имеется выпускной клапан 12 для выпуска парогазовой смеси в конденсатор 13, из которого вода откачивается циркуляционным насосом 14 в бак 15. Для подачи воды из бака 15 к форсунке 17 имеется насос 16.
Предлагаемый тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования работает следующим образом.
Рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала. При перемещении поршня 3 вверх в результате возникающего в нижней части цилиндра 2 разрежения в него через клапан 6 подается топливовоздушная смесь из системы питания.
После достижения поршнем 3 крайнего верхнего положения клапан 6 закрывается и начинается движение поршня 3 вниз, которое сопровождается сжатием находящейся в нижней части цилиндра 2 топливовоздушной смеси. При приближении поршня 3 к нижнему крайнему положению открывается впускной клапан 8 камеры сгорания 7, и она заполняется сжатой топливовоздушной смесью, после чего впускной клапан 8 камеры сгорания 7 закрывается, и топливовоздушная смесь поджигается с помощью свечи зажигания 10. Одновременно с приближением поршня 3 к крайнему верхнему положению открывается выпускной клапан 9 камеры сгорания 7, где после полного сгорания топлива в постоянном объеме, образовавшиеся горячие газы поступают в надпоршневое пространство верхней части цилиндра 2. Куда через форсунку 17 происходит впрыск воды из бака 15 при помощи
насоса 16.
Образовавшийся перегретый пар расширяется, производя работу, поршень 3 перемещается вниз, после прихода поршня 3 в крайнее нижнее положение открывается выпускной клапан 12 для выпуска парогазовой смеси в конденсатор 13, в котором происходит конденсация воды с последующим возвращением ее с помощью циркуляционного насоса 14 в бак 15. Цикл повторяется.
По сравнению с прототипом предлагаемый тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования 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 двойного действия, а также поршень со штоком и крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом.
