ДВИГАТЕЛЬ КОМБИНИРОВАННЫЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ

ДВИГАТЕЛЬ КОМБИНИРОВАННЫЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ
Нредложение относится к двигателестроеншо. Разработан принципиально новый класс двигателей, представляющих собой комбинацию двигателей внутреннего сгорания /ДВС/ и двигателя Стирлинга. Изобретение может быть использовано в транспорте и для других целей. Известен двигатель ДВС по патенту РФ N 2066378, содержащий по меньшей мере один рабочий цилиндр и систему подачи топлива в его цилиндры. Недостатки таких двигателей общеизвестны и, в первую очередь, это низкий КПД /не более 40 %./, вследствии того, что значительная часть тепловой энергии удаляется из двигателя с выхлопными газами. Частично эти недостатки устраняются в двигателе Стирлинга /книга Данилевича Двигатели Стирлинга, М., 1977г. /,стр. 21, рисунок Юа, прототип/.
Этот двигатель содержит, как минимум, один рабочий цилиндр с размещенными внутри рабочим и вытеснительными порщнями, образующими горячую и холодную полости, сообщающиеся посредством каналов с холодильником, регенератором и нагревателем. Недостатком двигателя является его тихоходность, медленно набирает обороты, КПД сравним с КПД ДВС, громоздкость приводов. Задачами создания полезной модели являются повыщение КПД, мощности, оборотистости двигателя путем совмещения преимуществ двигателя Стирлинга и ДВС, используя уже существующие разработки. Предложено в двигателе, содержащем, как минимум, один рабочий цилиндр с размещенными внутри рабочим и вытеснительным порщнями, образ тощими горячую и холодную полости, сообщающиеся посредством каналов с холодильником, регенератором и нагревателем, имеющих буфернуюполость,
МКИ F02 Bll/22
приводом, обеспечивающим заданную функциональную зависимость их взаимных перемещений и преобразование линейных колебательных движений порщней во вращательное, ВЫПОЛНИТЬ обьединение буферных полостей, отдельных от холодной и горячей, соединительными каналами напрямую или через клапаны, с дополнительным рабочим щшиндром, оборудованным системами подачи топлива и воздуха в дополнительный рабочий щшиндр и системой выброса выхлопных газов, которая объединена с нагревателем для утилизации тепла. Патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, кроме того, оно промышленно применимо, т.к. при изготовлении двигателя могут быть использованы уже существующие разработки. Заявляемый двигатель может составить конкуренцию двигателям внутреннего сгорания в автомобилестроении и др.
Сущность предложения поясняется на чертежах фиг. 1-4. На фиг.1 показан двигатель с одним рабочим и одним дополнительным цилиндром.
На фиг. 2 - двухцилиндровый двигатель с одним дополнительным цилиндром.
На фиг.З - двигатель, на соединительных каналах которого установлен холодильник.
На фиг.4 - двигатель со свободноплавающем вытеснительным поршнем.
Двигатель /фиг. 1/ включает классический двигатель Стирлинга с ромбичесим приводом /на фиг. 1-3 изображен условно/, содержащий рабочий цилиндр 1, рабочий поршень 2, вытеснительный порщень 3. Между вытеснительным поршнем 3 и нижним торцом цилиндра 1 размещена буферная полость 6. Между верхним торцом рабочего цилиндра 1 и рабочим поршнем 2, расположена горячая полость 4. Между рабочим поршнем 2 и вьггеснительным поршнем 3 , находится холодная полость 5. Двигатель также содержит
нагреватель 7, регенератор 8 и холодильник 9, соединенные между собой и с полостями 4 и 5 посредством каналов 10.
Шток рабочего поршня 11 и шток вытеснительного поршня 12 выведены в одну сторону и соединены с ромбическим приводом 13 .
/ Возможны другие конструктивные решения привода./
На фиг. 4 вьггеснительный поршень 3 выполняется свободноплаваюшим с выведением штока за пределы цилиндра, где он взаимодействует с механизмом фиксирования /14 / вытеснительного поршня в момент достижения верхнего крайнего положения вытеснительным поршнем 3 в конце фазы сжатия холодного рабочего тела, на время перемещения рабочего тела (газа) в рабочем цилиндре 1 из холодной полости 5 в горячую полость 4, и соединением штока 11 рабочего поршня 2 с коленчатым валом, с которого снимается нагрузка на потребитель энергии (фиг. 4 ). Буферная полость 6 одного или нескольких рабочих цилиндров /фиг. 1 - 4/ сообшена с одним или несколькими дополнительными цилиндрами 15, посредством соединительных каналов 16, в которых могут быть установлены клапаны 17. Дополнительный цилиндр 15 оборудован системами подачи топлива в дополнительный цилиндр - 22 с клапаном 23 и системой подачи воздуха 18 с клапаном 19, системой сброса выхлопных газов 20 с клапаном 21 .Система сброса выхлопных газов 20 соединена с корпусом 28, в котором установлен нагреватель 7. В системе подачи воздуха 19, установлен нагнетатель 24.
Внутри дополнительного цилиндра 15, установлен поршень 25, деляший обьем цилиндра на две полости: рабочую 26 и буферную 27. В цилиндре 15 может быть установлена свеча зажигания /на фиг. 1 - 4 не показана/. Если дополнительный цилиндр работает в режиме дизельного двигателя, то свеча зажигания не нужна.
Стирлинга, только фаза сжатия холодного рабочего тела в холодной полости 5 осуществляется давлением газа (рабочего тела), предварительно заправленного в буферные полости 6 рабочего цилиндра 1 и буферные полости 26 дополнительного цилиндра 15, за счет сжигания топлива в дополнительном цилиндре 15, а нагреватель 7 работае на выхлопных газах из дополнительного цилиндра 15.
Естественно, что работа циклов Стирлинга и ДВС должна быть согласована, что осуществляется управляемыми клапанами 17, 23,21 . Управление может осуществляться от ЭВМ, или датчиков температуры, давления, перемещения / концевиков / и т.д.
В связи с тем, что двигатель Стирлинга более тихоходный, чем ДВС, можно сделать так, что за один цикл открытия клапана 17, клапан 23 открывается неоднократно, например 2 раза /фиг.2/.
Реальный КПД рабочего цикла в дополнительном цилиндре 15 - 30%. Из оставщихся 70% Стирлинг утилизирует около 40% тепла. Если учесть, что из цикла Стирлинга исключается фаза сжатия за счет энергии нагревателя 7 и связанные ней энергетические потери, то оставщихся 40% из 70% может быть достаточно для развиггия оптимальной мощности.
Применение полезной модели позволяет:
1.Повысить КПД двигателя.
2.Уменьщить выброс токсичных веществ на единицу мощности.
3.Использовать для реализации уже имеющиеся промыщленные разработки.
4.Повысить оборотистость двигателя.
5.Создать двигатель пожаро и взрывобезопасный.