ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности двигателестроению и может быть применена на транспортных средствах и других объектах.
Известны двигатели внутреннего сгорания, в которых воздух всасывается в цилиндры, сжимается и вместе с топливом сгорает в цилиндре при изменяющемся объеме (Автомобильные двигатели, изд. Высшая школа, 1969). Подобные двигатели внутреннего сгорания состоят из блока цилиндров, гильз цилиндров, поршней с шатунами, головки блока, коленчатого вала с маховиком, клапанного механизма газораспределения, систем питания воздухом и топливом, смазки, охлаждения, запуска двигателя. Рабочий цикл таких двигателей включает процессы всасывания воздуха с топливом в цилиндры, сжатие в камере сгорания, расположенной в одной полости с цилиндром, воспламенение смеси электрической искрой, сгорание, расширение газов и выпуск через клапаны наружу.
Недостатками данного устройства являются то, что процесс сгорания рабочей смеси в цилиндре происходит при изменяемом объеме в тысячные доли секунды, и топливо не успевает пройти необходимую физико-химическую подготовку к сгоранию, в результате постоянно происходит не полное сгорание рабочей смеси и загрязнение атмосферы токсичными остатками отработавших газов. Кроме этого, кинематическая схема кривошипно-шатунного механизма преобразует менее 50% индикаторной мощности в механическую работу.
Наиболее близким техническим решением предлагаемой полезной модели является «Двигатель» по патенту РФ №2285138, опубликованным 10 октября 2006 г. Согласно изобретению двигатель содержит блок цилиндров, гильзы, поршни, коленчатый вал, механизм газораспределения, системы смазки, подачи топлива, зажигания и запуска двигателя. При этом двигатель также включает в себя несущий цилиндр, который служит основанием двигателя и выполнен из двух гильз, запрессованных одна в другую. Между гильзами выполнены масляные полости, в средней части гильз установлены гнезда под подшипники кривошипа, снаружи сделаны ребра охлаждения, а с торцов гильз выполнены посадочные места для шаровых узлов. Поршень выполнен двухстороннего действия, а в середине поршня сделана рамка с полозьями, расположенными перпендикулярно оси поршня. На днищах поршня установлены уплотнительные кольца и, закреплены выступы. Кривошип выполнен разборным и осями установлен на шариковых подшипниках, щеки осей кривошипа соединены шлицевым пальцем. Палец с двумя сухарями образует ползун и расположен в рамке поршня. Каждый из шаровых узлов, установленных с торцов цилиндра, включает в себя корпус и шаровой золотник. В корпусе каждого шарового узла закреплены гнезда для цапф шарового золотника, сделаны окно для впуска воздуха или смеси воздуха с топливом в цилиндр, окно для выпуска потока газов, окно, соединяющее корпус с воздуховодом, и сделаны канавки для пористых вставок, установлены свеча зажигания и форсунка, сделан канал для продувки камер сгорания, снаружи выполнены ребра охлаждения. Шаровой золотник с закрепленными на нем в гнездах цапфами, установлен на шариковых подшипниках в корпусе шарового узла. Снаружи золотника сделаны три сферические камеры сгорания, расположенные под углом 120° друг к другу, вокруг которых в канавках установлены уплотнительные кольца. На одной цапфе каждого золотника установлены шестерни привода, которые находятся в зацеплении с промежуточными шестернями привода, установленными на цапфах, закрепленных на цилиндре, и далее с шестерней привода, установленной на оси кривошипа. Турбина со ступицей установлена на оси кривошипа. На диске турбины установлены рабочие лопасти, малая воздушная турбина с фильтром, магнето, противовес для уравновешивания поршневой группы и зубчатый венец для запуска двигателя стартером. С турбиной сопряжен газоотвод. Система смазки включает масляные нагнетательный и откачивающий насосы, масляные полости и пористые вставки в шаровых корпусах, которые, при подаче к ним смазки, становятся влажными и смазывают поверхность шаровых золотников. Система зажигания включает магнето, свечи зажигания и генератор. При вращении кривошипа ползун вращается вместе с кривошипом и одновременно перемещается в рамке поршня, что приводит поршень в движение. Шаровой золотник с камерами сгорания также вращается, при этом в цилиндре в одной полости происходит всасывание воздуха, а в другой полости воздух сжимается и нагнетается в камеру сгорания. В камеру сгорания со сжатым воздухом через форсунку впрыскивается топливо, происходит его физико-химическая подготовка к сгоранию, подается искра через свечу, смесь воздуха с топливом сгорает, и давление газов возрастает до максимального. Затем кромкой камеры сгорания открывается окно выпуска газов, и поток газов с большим ускорением мгновенно вылетает к лопастям турбины и вращает турбину.
Недостатками данного устройства являются:
- конструктивная и технологическая сложность устройства и как следствие его ненадежность; множество деталей, многие из них требуют очень тщательной обработки, многочисленные сочленения требуют особого внимания к смазке, охлаждению. Увеличенное время подготовки воздушно-топливной смеси, принудительного отвода отработанных газов, не решает проблем экологических и тем более экономических.
Задача, на решение которой направлена полезная модель - создание конструктивно и технологически простого устройства, позволяющего повысить эффективность работы и снизить выбросы из выхлопной системы.
Технический эффект: минимум деталей, смазка необходима только для турбины-маховика и редуктора (уменьшения) передачи оборотов вращения к компрессору. Экономичность двигателя в предлагаемой полезной модели заключается в том, что топливо используется только тогда, когда необходимо усиливать крутящий момент турбине-маховику, т.е. поддерживать максимум оборотов. При всех остальных моментах топливо не подается.
Задача решается за счет того, что двигатель, содержащий камеру сгорания, систему подачи топлива и турбину, дополнительно снабжен компрессором, причем система подачи топлива представлена топливным насосом, а турбина представлена турбиной-маховиком.
Таким образом, задача полезной модели решена.
На фигуре 1 изображен общий вид устройства.
Двигатель состоит из камеры сгорания 1, топливного насоса 2, турбины-маховика 3 и компрессора 4.
Двигатель работает следующим образом.
Компрессор 4 создает давление воздуха, который, проходя через камеру сгорания 1, смешивается с топливом, подаваемым топливным насосом 2. полученная смесь сгорая создает повышенное давление, которое посылается на турбину-маховик 3, заставляя ее производить работу.
Полезная модель позволяет повысить эффективность работы и снизить выбросы из выхлопной системы.
Возможность осуществления полезной модели с реализацией поставленной задачи подтверждается известностью средств и методов.