ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВС

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для получения дополнительной мощности без увеличения расхода топлива в силовой установке, включающей двигатель внутреннего сгорания и пневматический поршневой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС.
Известны пневматические поршневые двигатели для утилизации теплоты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.
Известен пневматический поршневой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС (Кукис B.C., Ткаченко А.В. и др. Пневматический поршневой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС: Патент на полезную модель. RU 51677 U1 7 F02G 5/02. 27.02.06. Бюл. №6), который содержит картер и цилиндр, обогреваемым отработавшими газами ДВС, проходящими через рубашку, окружающую цилиндр. В цилиндре расположен поршень, соединенный с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом. В нижней части цилиндра расположены впускной и нагнетательный клапаны, а в крышке цилиндра размещен выпускной клапан. Нагнетательный клапан соединен трубопроводом с ресивером, который, в свою очередь, сообщается с
пневматической форсункой, расположенной в крышке цилиндра и оборудованной электромагнитным клапаном.
Недостатками этого пневматического утилизационного двигателя являются:
- Заметные гидравлическое сопротивление потоку отработавших газов через внешнюю рубашку, в результате чего несколько снижаются мощностные, экономические и экологические показатели поршневого ДВС и увеличиваются затраты энергии на выпуск отработавших газов из его цилиндра.
- Неравномерный нагрев стенок цилиндра, так как горячий газ обдувает его только с одной стороны. Это приводит к возникновению термических напряжений в стенках цилиндра и ограничивает количество теплоты, которое передается от газов во внутрицилиндровое пространство.
Известен также пневматический поршневой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС (Кукис B.C., Ткаченко А.В. и др. Пневматический поршневой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС: Патент на полезную модель. RU 60996 U1 7 F02G 5/02. 10.02.07. Бюл. №4), который содержит картер и цилиндр, окруженный полостью с теплоаккумулирующим материалом, обогреваемым отработавшими газами ДВС, проходящими через рубашку, окружающую
цилиндр. В цилиндре расположен поршень, соединенный с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом. В нижней части цилиндра расположены впускной клапан и нагнетательный клапан, а в крышке цилиндра размещен выпускной клапан. Нагнетательный клапан соединен трубопроводом с ресивером, который, в свою очередь, сообщается с пневматической форсункой, расположенной в крышке цилиндра и оборудованной электромагнитным клапаном.
Недостатком этого пневматического утилизационного двигателя являются заметные гидравлическое сопротивление потоку отработавших газов через внешнюю рубашку, в результате чего несколько снижаются мощностные, экономические и экологические показатели поршневого ДВС и увеличиваются затраты энергии на выпуск отработавших газов из его цилиндра.
Данная конструкции пневматического двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является уменьшение гидравлических сопротивлений в системе выпуска отработавших газов поршневого ДВС, увеличение мощностных, экономических и экологических показателей поршневого ДВС.
Решение поставленной задачи достигается тем, что воздух,
выталкиваемый поршнем через выпускной клапан из рабочего цилиндра утилизационного двигателя приводит во вращение турбину. Данная турбина соединена с насосом, при вращении которого в выпускном коллекторе ДВС создается разряжение, способствующее более быстрому и легкому прохождению отработавших газов по выпускному коллектору поршневого ДВС. Таким образом компенсируется гидравлическое сопротивление в системе выпуска отработавших газов ДВС и повышаются мощностные, экономические и экологические показатели поршневого 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 пневматического поршневого двигателя для утилизации теплоты отработавших газов ДВС.
Пневматический поршневой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС содержит картер 1 и цилиндр 2, наружная часть которого окружена полостью 3 с теплоаккумулирующим материалом и рубашкой 4 для прохода отработавших газов ДВС, турбину с насосом 15, установленную в системе выпуска отработавших газов поршневого ДВС. В нижней части цилиндра 2 расположены впускной клапан 7 и нагнетательный клапан 8, в крышке цилиндра размещен выпускной клапан 9. Нагнетательный клапан 8 соединен трубопроводом 10 с ресивером 11,
охлаждаемым водой. Ресивер 11 сообщается с пневматической форсункой 12, расположенной в крышке цилиндра 2 и оборудованной электромагнитным клапаном 13, с помощью трубопровода 14. В цилиндре 2 расположен поршень 5, соединенный с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом 6.
Предлагаемый пневматический поршневой двигатель для утилизации теплоты отработавших газов ДВС работает следующим образом.
При достижении поршнем 5 верхней мертвой точки через пневматическую форсунку 12 в цилиндр 2 подается сжатый и охлажденный воздух. При соприкосновении воздуха со стенками цилиндра происходит его нагрев, воздух расширяется и совершает работу по перемещению поршня 5 утилизационного двигателя вниз. В это время происходит сжатие находящегося под поршнем воздуха. При достижении поршнем 5 нижней мертвой точки открывается нагнетательный клапан 8 и сжатый воздух поступает в ресивер 11. При движении поршня к верхней мертвой точке открывается выпускной клапан 9 и поршень 5 выталкивает отработавший воздух в выпускной коллектор утилизационного двигателя. В выпускном патрубке утилизационного двигателя устанавливается турбинное колесо 15, соединенное с лопастным насосом и приводимое в движение отработавшим воздухом. При вращении данного турбинного колеса 15 в выпускной магистрали поршневого ДВС создается разряжение, способствующее
более легкому прохождению отработавших газов через рубашку 4 утилизационного двигателя.
По сравнению с прототипом в предлагаемом пневматическом поршневом двигателе для утилизации теплоты отработавших газов ДВС в связи с установкой турбины исключены:
гидравлическое сопротивление потоку отработавших газов через внешнюю рубашку в результате чего повышаются мощностные, экономические и экологические показатели поршневого ДВС и уменьшаются затраты энергии на выпуск отработавших газов из его цилиндра.