Комбинированный двигатель

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения мощности и уменьшения расхода энергетических ресурсов, используемых при работе поршневых двигателей внутреннего сгорания. Предлагаемый комбинированный двигатель содержит: поршневой ДВС 1 с выпускным 2 и впускным 3 коллекторами, причем первый соединен с термоциркуляционным насосом 4, верхняя часть которого располагается внутри емкости 5 с теплоаккумулирующим веществом, окруженной полостью 6 для прохода отработавших газов. Термоциркуляционный насос 4 гидравлически связан с гидромотором 7, приводящим в действие компрессор 8 через регулирующий орган 9. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения мощности без изменения размеров поршневого ДВС и уменьшения расхода энергетических ресурсов, используемых при работе поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Известны созданные для этих целей комбинированные ДВС.

Известен комбинированный тепловой двигатель, содержащий: поршневой ДВС, компрессор для предварительного сжатия воздуха, подаваемого в цилиндры, и газовой турбины для продолженного расширения газов, приводящей в действие компрессор (Белов П.М., Бурячко В.Р., Акатов Е.И. Двигатели армейских машин. Часть 1. М.: Воениздат, 1971. - 512 с.).

Недостатками этой конструкции являются:

1. Увеличение противодавления, создаваемое газовой турбиной на выпуске отработавших газов из цилиндра поршневого ДВС, что ведет к снижению мощности, увеличению расхода топлива и повышению токсичности отработавших газов.

2. Заметное запаздывание по подаче наддувочного воздуха в цилиндры поршневого ДВС при резком изменении нагрузки и, как следование, существенная неполнота сгорания топлива, сильное дымление и увеличение выброса токсичных веществ с отработавшими газами на переходных режимах работы.

Известен также комбинированный двигатель (Кукис B.C., Хасанова М.Л., Руднев В.В. и др. Комбинированный двигатель. Патент на полезную модель RU 40401 U1 F02G 5/02. Выд. 10.090.2004. Бюл. 25), содержащий поршневой ДВС и компрессор, привод которого в действие осуществляется гидромотором, работающим за счет энергии жидкости, поступающей из термоциркуляционного насоса, приводимого в действие за счет теплоты отработавших газов поршневого ДВС. Частота и мощность, развиваемая компрессором, может изменяться с помощью регулирующего органа в зависимости от нагрузки на поршневой двигатель.

Недостатком этой конструкции является существенное изменение энергии жидкости, поступающей в гидромотор из термоциркуляционного насоса в связи с тем, что количество этой энергии зависит от количества теплоты, поступающей к жидкости в термоциркуляционном насосе от отработавших газов. Количество же этой теплоты изменяется в очень широком диапазоне в зависимости от режима работы поршневого ДВС.

Данная конструкции двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.

Задачей предложения - стабилизировать количество теплоты, поступающей к жидкости в термоциркуляционном насосе от отработавших газов, независимо от режима работы поршневого ДВС и тем самым исключить изменение энергии жидкости, поступающей в гидромотор из термоциркуляционного насоса во время эксплуатации комбинированного двигателя.

Решение поставленной задачи достигается тем, что теплота от отработавших газов передается к жидкости в термоциркуляционном насосе через промежуточный теплоноситель (теплоаккумулирующее вещество), находящийся всегда в состоянии фазового перехода (т.е. то в состоянии перехода из твердого в жидкое, то из жидкого в твердое состояние). Это обеспечивает постоянство температуры промежуточного теплоносителя (равной температуре его фазового перехода), а значит, и постоянство количества теплоты, передаваемой от отработавших газов к жидкости в термоциркуляционном насосе, независимо от режима работы поршневого ДВС.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.

Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство комбинированного двигателя.

Предлагаемый комбинированный двигатель содержит: поршневой ДВС 1 с выпускным 2 и впускным 3 коллекторами, термоциркуляционный насос 4, верхняя часть которого окружена теплоаккумулирующим веществом 5 и полостью для прохода отработавших газов 6. Термоциркуляционный насос 4 гидравлически связан с гидромотором 7, приводящим в действие компрессор 8. Гидравлическая связь термоциркуляционного насоса 4 с гидромотором 7 осуществляется через регулирующий орган 9.

Предлагаемый комбинированный двигатель с наддувом работает следующим образом.

Отработавшие газы поршневого ДВС 1 по выпускному коллектору 2 поступают в полостью для прохода отработавших газов 6 и через теплоаккумулирующее вещество 5 нагревают жидкость в термоциркуляционном насосе 4 (принцип действия которого изложен в работе: Осадчий Г.Б. Насос для малой энергетики / Тракторы и сельскохозяйственные машины. 11. 1999. - С.22-23). Количество теплоаккумулирующего вещества выбирается таким образом, чтобы оно во время работы поршневого ДВС на различных режимах все время находилось в состоянии фазового перехода то из твердого состояния в жидкое, то наоборот, т.е. все время имело неизменную температуру, равную температуре плавления выбранного теплоаккумулирующего вещества. Это обеспечивает подвод неизменного количества теплоты от отработавших газов к жидкости в термоциркуляционном насосе и неизменное количество энергии жидкости, прокачиваемой термоциркуляционным насосом через гидромотор 7, приводящий в действие компрессор 8. Частота вращения и мощность, развиваемая компрессором, может изменятся с помощью регулирующего органа 9 в зависимости от нагрузки на поршневой двигатель.

По сравнению с прототипом в предлагаемом комбинированном двигателе обеспечивается стабилизация температуры подвода и количество теплоты, поступающей к жидкости в термоциркуляционном насосе от отработавших газов, независимо от режима работы поршневого ДВС и тем самым исключается изменение количества энергии жидкости, поступающей в гидромотор из термоциркуляционного насоса во время эксплуатации комбинированного двигателя.

Комбинированный двигатель, содержащий поршневой ДВС, с выпускным и впускным коллекторами, термоциркуляционный насос, гидромотор, полость для прохода отработавших газов, компрессор и регулирующий орган, отличающийся тем, что верхняя часть термоциркуляционного насоса окружена емкостью с теплоаккумулирующим веществом.