ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ

Предложение относится к машиностроению, a именно к двигателе- строению 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, поэтому за короткий промежуток времени большое количество пара в цилиндр попасть не успевает, следовательно, эффективный КПД этого двигателя низок.
Известен утилизационный двигатель с внешним подводом теплоты (Богданов А.И., Кукис В.С., Руднев В.В. и др. Утилизационный двигатель с внешним подводом теплоты: Свидетельство на полетную модель №15914, выданное 20 ноября 2000 г.), имеющий поршневой двигатель, включающий блок с цилиндром, в которых перемещаются поршень с кривошипно-шатунным механизмом. 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 утилизационного двигателя является сравнительно низкий КПД, обусловленный большими потерями теплоты в котле.
Данная конструкции 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, содержащим 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 камерой сгорания для нагрева воздуха, в которой размещены впускной и выпускной клапаны, отдельно от него выполненным теплообменником для подогрева впрыскиваемой воды и выпускным клапаном цилиндра для выпуска отработавших газов.
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 с кривошипно-шатунным механизмом 4. С одной стороны картера 1 имеется впускной патрубок 5 с клапаном, с другой патрубок 6 для подачи сжатого воздуха в камеру сгорания 7 через впускной клапан 8. В камере сгорания 7 размещены: искровая свеча 9, форсунка 10 подачи топлива и выпускной клапан 11 для выпуска горячих газов через теплообменник 12 в надпоршневое пространство цилиндра 2. В надпоршневом пространстве цилиндра 2 для подачи воды в цилиндр установлена форсунка 13 и выпускной клапан цилиндра 14.
Предлагаемый двигатель с внешним подводом теплоты работает следующим образом.
Воздух, поступающий в блок двигателя 1 через впускной патрубок с клапаном 5, нагнетается при помощи кривошипно-шатунного механизма 4 в патрубок 6, за тем в камеру сгорания 7 через впускной клапан 8. После закрытия впускного 8 и выпускного 11 клапанов камеры сгорания 7, поступающее через форсунку 10 топливо смешивается с воздухом и сгорает, воспламеняясь от искровой свечи 9. Температура и давление в камере сгорания повышаются, и при открытии выпускного клапана 11 горячий воздух, отдав часть тепла в теплообменнике 12 воде попадает в цилиндр 2. Где в результате
смешивания впрыскиваемой через форсунку 13 водой и горячего воздуха образуется перегретый пар, который давит на поршень 3, двигая его к нижней мертвой точке совершая рабочий ход. Отработавшие газы выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан цилиндра 14 при движении поршня 3 к верхней мертвой точке.
По сравнению с прототипом предлагаемый двигатель с внешним подводом теплоты имеет следующие преимущества: позволяет повысить эффективный коэффициент полезного действия за счет применения в поршневом двигателе отдельной камеры сгорания и подачей горячего воздуха из нее через клапан в надпоршневое пространство, что повышает эффективность работы двигателя и позволяет сделать вывод о достижении поставленной задачи.