ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СО ВЗАИМОСОЕДИНЕННЫМИ ПОРШНЯМИ
ICE WITH INTERCONNECTED PISTONS

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, который имеет два комплекта взаимосоединенных поршней. Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания может быть соединен с паровым двигателем, который включает цилиндры камеры сгорания и паровые цилиндры.
Известно, что коэффициент полезного действия двигателя Отто является сравнительно низким по отношению к энергии сжигаемого топлива. Некоторые попытки увеличения коэффициента полезного действия двигателя совершались. Тем не менее, до сих пор двигателям внутреннего сгорания свойственны большие потери тепла, отдаваемого в окружающую среду.
Двигатели упомянутого выше типа описаны, например, в патентах GB 125395, GB 125174, GB 189373, GB 300631, US 2237014 и DE 102004013854.
Благодаря двигателю внутреннего сгорания согласно предлагаемому изобретению достигнуто существенное увеличение коэффициента полезного действия по сравнению с известными двигателями внутреннего сгорания. Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания может представлять собой двухтактный или четырехтактный двигатель с использованием топлива по выбору. Возможно также увеличение коэффициента полезного действия за счет использования большого количества тепла, созданного при сжигании топлива в двигателе внутреннего сгорания, для работы парового двигателя, соединенного с двигателем внутреннего сгорания.
На чертеже представлено изображение блок-схемы двигателя внутреннего сгорания, который соединен с паровым двигателем, в котором четыре цилиндра в двухтактном двигателе внутреннего сгорания соединены с четырьмя цилиндрами в паровом двигателе.
Двигатель внутреннего сгорания включает цилиндры 1, 2, 3 и 4 сгорания, который включает по меньшей мере два комплекта по два противоположных рабочих цилиндра сгорания (1, 2, 3, 4), причем противоположные поршни указанных двух противоположных цилиндров 1 и 3 сгорания соединены с общим штоком 5 поршня, а противоположные поршни указанных двух противоположных цилиндров 2 и 4 сгорания соединены с общим штоком 6 поршня. Штоки 5 и 6 поршней соединены с балансиром 7, который согласует перемещения штоков поршней, а пригодную для использования энергию отбирают из кинетической энергии указанного балансира (7). Один конец балансира 7 соединен с маховиком (маховик не показан на чертеже). Каждый цилиндр 1, 2, 3 и 4 сгорания включает рубашку 9 охлаждения. Кроме того, цилиндры сгорания содержат топливный клапан 10, клапан 24 для впуска воздуха в цилиндры 1, 2, 3 и 4 сгорания и выхлопной газовый клапан 11.
С двигателем внутреннего сгорания соединен паровой двигатель, который включает по меньшей мере два комплекта по два противоположных рабочих паровых цилиндра (14, 15, 16, 17). Таким образом, каждая рубашка 9 охлаждения соединена с теплообменником 12, в котором охлаждающая вода нагревается за счет газов, отводящихся из выхлопного газового клапана 11; это происходит до тех пор, пока охлаждающая вода не переходит в состояние перегретого пара. После этого выхлопной газ выбрасывают в атмосферу или используют для других целей. Через трубопровод 13 пар поступает в паровой цилиндр 14, расположенный в паровом двигателе.
Поршни указанных противоположных рабочих паровых цилиндров 14 и 15 соединены с общим штоком 19 поршня, а поршни указанных противоположных рабочих паровых цилиндров 16 и 17 соединены с общим штоком 20 поршня. Упомянутые выше штоки 19 и 20 соединены с балансиром 18. Качательные движения балансиров 7 и 18 жестко соединены между собой и согласовываются посредством соединения 21. После завершения цикла в паровом цилиндре 14 пар/конденсат возвращают в рубашку 9 охлаждения в виде охлажденного конденсата.
На чертеже цилиндр 1 сгорания изображен в конце рабочего хода. Охлаждающая вода, нагретая в рубашке 9 охлаждения, направляется в теплообменник 12 через трубопровод 13, затем далее в паровой цилиндр 14. Выхлопной газ продувается воздухом из отверстия 24 для впуска воздуха и поступает через клапан в теплообменник 12 для нагрева и испарения охлаждающей воды. После этого топливо направляется через клапан 10 для сжатия и сжигания.
Пар из теплообменника 12, который проходит через трубопровод 13, вынуждает паровой цилиндр 14 осуществлять рабочий ход в паровом цилиндре путем опускания штока 19 поршня вниз (как изображено на чертеже), причем шток 5 поршня цилиндра 1 сгорания поднимается вверх. При обратном ходе парового цилиндра 14 пар из него направляют через трубопровод 22 к терморегулятору 23, в результате охлаждающая вода поступает из терморегулятора 23 в рубашку 9 охлаждения вокруг цилиндра 1 сгорания. Благодаря рычагу 8 перемещения взаимосвязанных балансиров 7 и 18 обеспечен поворот маховика (который здесь подробно не описан) путем вращения, или прямолинейное перемещение рычага 8 может быть непосредственно использовано в работающей машине.
Цилиндр сгорания с поршнем, соединенный со штоком 5 поршня и паровым цилиндром 15, работают противоположно цилиндру 1 сгорания и парового цилиндра 14. Соответственно цилиндр 4 сгорания и паровой цилиндр 17 осуществляют совместную работу заодно с цилиндром 1 сгорания и паровым цилиндром 12 с помощью теплообменника 12 и терморегулятора 23. Цилиндр 2 сгорания и паровой цилиндр 16 работают противоположно цилиндру 1 сгорания и парового цилиндра 14.
Соответственно цилиндр 2 сгорания двигателя внутреннего сгорания соединен с паровым цилиндром 16, цилиндр 3 сгорания двигателя внутреннего сгорания соединен с паровым цилиндром 15, а цилиндр 4 сгорания соединен с паровым цилиндром 17. При этом трубопроводы соответствуют трубопроводам 13, 22, а терморегуляторы соответствуют терморегулятору 23, который находится в соединении между цилиндрами.
Геометрические характеристики между соединением балансиров 7 со штоками 5 и 6 поршней и между соединением балансира 18 со штоками поршней 19 и 20 по отношению к точке поворота соединения 21, а также расстояние до точки поворота рычага маховика 8 балансира 7 оптимизированы для достижения максимально возможного момента силы. В то же время выходная мощность парового двигателя по отношению к тепловыделению двигателя внутреннего сгорания оптимизирована для достижения оптимального коэффициента полезного действия.