КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Комбинированный двигатель
Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для уменьшения расхода энергетических ресурсов, используемых при работе поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Известны комбинированные двигатели, состоящие из поршневого две и двигателя с внешним подводом теплоты для утилизации теплоты его отработавших газов.
Известен комбинированный тепловой двигатель, составленный из две и присоединенного к нему двигателя Стирлинга, утилизируюш;его теплоту отработавших газов ДВС (Лев Ю.Е., Юнда Ю.Д. Эксендер // Исследование поршневых двигателей. - Ангарск: Изд-во. ИЛИ, 1971. - С. 7-10.). В таком комбинированном двигателе отработавшие газы ДВС нагревают головку двигателя Стирлинга, который вырабатывает дополнительную механическую энергию, передаваемую с помош;ью редуктора на коленчатый вал ДВС.
Недостатками этого двигателя являются:
1. Высокая стоимость вследствие необходимости применения дорогостоящих высоколегированных сплавов для изготовления деталей и узлов двигателя Стирлинга, подвергающихся постоянному воздействию высокого давления во внутренней полости и высокой температуры в теплообменниках.
B31-J477-4
F02G5/02
2.Увеличенные размеры системы охлаждения, так как двигатель Стирлинга является системой закрытого типа и вся теилота, которую необходимо отводить от рабочего тела отводиться только через систему охлаждения, В результате охлаждающая поверхность радиатора должна быть в 2-2,5 раза больше, чем в поршневом ДВС,
3.Необходимость использования в качестве рабочего тела двигателя Стирлинга гелия или водорода для получения высокого КПД.
Известен также комбинированный тепловой двигатель, содержащий поршневой ДВС и двигатель, утилизирующий теплоту отработавших газов ДВС (B.C. Кукис, Ю.Ф. Коваленко, А.В. Разношинская и др. Комбинированный двигатель: патент на полезную модель № 31611, выдан 20.08.2003), Последний представляет собой двухтактный поршневой двигатель, в который поступают отработавшие газы поршневого ДВС, сжимаются и в цилиндры производится впрыскивание воды через форсунки с последующим ее испарением и расширением, причем в картере и цилиндрах утилизационного двигателя размещены поршни и кривошипно-шатунный механизм, а также имеются впускные и выпускные коллекторы, которые обеспечивают периодическую смену рабочего тела, причем отработавшие газы ДВС, температура которых существенно изменяется в зависимости от режима его работы, перед поступлением в утилизационный двигатель проходят через тепловой аккумулятор, где температура этих газов стабилизируется.
Недостатком этой конструкции является большой расход воды, необходимой для работы утилизационного двигателя, на два норядка нревосходящий расход топлива поршневым ДВС.
Данная конструкции двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сушности и принята за прототип.
Задачей предложения является значительное снижение количества воды, необходимой для работы утилизационного двигателя.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в комбинированном двигателе, содержанием поршневой ДВС и двигатель, утилизирующий теплоту отработавших газов ДВС, представляющий собой двухтактный поршневой двигатель с внутренним парообразованием, система питания водой утилизационного двигателя выполнена замкнутой, причем циркуляция воды обеспечивается водяным насосом, который приводится в действие за счет энергии части отработавших газов 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 и утилизационный двигатель 2 с внутренним объемным парообразованием, снабженный форсунками 3, через которые в его цилиндры производится впрыскивание воды, поступающей по трубопроводу 4 из конденсатора
5 с помощью термо-циркуляционного насоса 6. С одной стороны блока цилиндров утилизационного двигателя 2 имеется внускной коллектор 7, соединенный с выпускным коллектором 8 ДВС 1 через тепловой аккумулятор 9. С другой стороны блока цилиндров утилизационного двигателя 2 имеется выпускной коллектор 10, соединенный с конденсатором 5, из которого конденсат по трубопроводу 11 отсасывается термо-циркуляционным насосом 6, приводимым в действие за счет теплоты части отработавших газов ДВС 1, поступающих к термо-циркуляционному насосу 6 по коллектору 12,
Предлагаемый комбинированный двигатель работает следующим образом.
Отработавшие газы поршневого ДВС 1 по выпускному коллектору 8, пройдя предварительно через тепловой аккумулятор 9, по впускному коллектору 7 утилизационного двигателя 2 попадают в его цилиндры, сжимаются, после чего в сильно сжатые и нагретые газы впрыскивается вода через форсунки 3. Происходит интенсивное парообразование. Пар расширяется, производя работу. Расширивпшйся пар выходит из цилиндров в выпускной коллектор 10 утилизационного двигателя 2 и направляется в конденсатор 5. Конденсировавшиеся пары в виде воды по трубопроводу 11 отсасываются из конденсатора 5 термо-циркуляционным насосом 6 (принцип действия которого изложен в работе: Осадчий Г.Б. Насос для малой энергетики / Тракторы и сельскохозяйственные машины. №11, 1999. - С. 22-23) и направляются по трубопроводу 4 в форсунки 3.
Тепловой аккумулятор 9, размещенный между выпускным коллектором 8 две 1 и впускным коллектором 7 утилизационного двигателя 2, обеспечивает стабилизацию температуру отработавших газов ДВС 1 перед их поступлением в утилизационный двигатель 2 и термо-циркуляционный насос 6 при работе ДВС 1 на переменных режимах.
По сравнению с прототипом предлагаемый комбинированный двигатель потребляет значительно меньшее количество воды, необходимой для работы утилизационного двигателя, которое практически ограничивается объемом системы питания последнего.