КОМБИНИРОВАННЫЙ ПАРОГАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для более полного преобразования энергии сжигаемого топлива в механическую работу.
Известны комбинированные двигатели, включающие поршневой ДВС и утилизационный двигатель.
Теловой двигатель с разделенными процессами газообразования (Руднев В.В., Кукис B.C., Хасанова М.Л. Тепловой двигатель с разделенными процессами газообразования: Патент на полезную модель. RU 51111 U1 F01К 7/00. 27.01.2006. Бюл. №03), который содержит: двухтактный поршневой двигатель, имеющий картер с цилиндром, поршень со штоком, крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм и камеру сгорания, выполненную отдельно от цилиндра, соединенную коллекторами с полостями цилиндра.
Недостатком этого двигателя являются значительное удаление камеры сгорания от насосной полости, затрудняющее возможность увеличения степени сжатия и повышения индикаторного КПД.
Известен также комбинированный парогазовый двигатель (Руднев В.В., Хасанова М.Л., Комбинированный парогазовый двигатель. Патент на полезную модель. RU 85561 U1 F02G 5/02. 10.08.2009. Бюл. №22), содержащий картер, кривошипно-шатунный механизм, выполненный крейцкопфным, цилиндр с перемещающимся в нем поршнем, снабженный парой впускных и парой выпускных клапанов, впускным и выпускным патрубками, форсунки, оборудованные электромагнитными клапанами, одна для подачи топлива, а другая воды, топливный бак и бак для воды, отличающийся тем, что полость над поршнем соединена с полостью под поршнем коллектором, с каталитическим нейтрализатором с тепловым аккумулятором.
Недостатком этой конструкции является недостаточно использование теплоты отработавших газов.
Данная конструкция двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является повышение эффективности аккумулирования и использования теплоты отработавших газов в комбинированной силовой установке.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом комбинированном парогазовом двигателе снижаются потери теплоты отработавших газов за счет установки ДВС и каталитического нейтрализатора в общий тепловой аккумулятор.
Предлагаемый комбинированный парогазовый двигатель содержит: картер 1 с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом 2, цилиндр 3 с перемещающимся в нем поршнем 4, свечой зажигания 5, форсункой 6, через которую впрыскивается вода; бак для воды 7 и систему питания топливом 8. Цилиндр комбинированного парогазового двигателя оборудован впускными клапанами 9, 10 и выпускными клапанами 11, 12, впускным патрубком 13. Форсунка 6 оборудована электромагнитным клапаном 14. Бак с водой 7 соединен трубопроводом 15 с форсункой 6. На перепускном коллекторе 16 комбинированного парогазового двигателя установлен каталитический нейтрализатор 17, который выполнен внутри теплового аккумулятора 18. Цилиндр 3 двигателя установлен в тепловом аккумуляторе 18. На выпускном коллекторе 19 установлен конденсатор 20 имеющий выпускной трубопровод 21 и жидкостной насос 22 соединенным водопроводом 23 с баком для воды 7.
Комбинированный парогазовый двигатель работает следующим образом. В последний такт очередного рабочего цикла, когда поршень 4 завершает перемещение к верхней мертвой точке, отработавшие газы из надпоршневой полости цилиндра 3 через выпускной клапан 11 по коллектору 16 проходят в каталитический нейтрализатор 17, где их температура повышается, затем направляются к впускному клапану 10 и через него заполняют подпоршневую полость цилиндра 3. Каталитический нейтрализатор 17 и цилиндр 3 для стабилизации температуры установлены в общем тепловом аккумуляторе 18.
Как только поршень 4 начнет движение от верхней мертвой точки к нижней, впускной клапан 10 закрывается и происходит сжатие продуктов сгорания, находящихся в подпоршневой полости. В момент, когда поршень 4 подходит к нижней мертвой точке, через форсунку 6, управляемую электромагнитным клапаном 14, впрыскивается вода, поступающая по трубопроводу 15 из бака 7. Происходит интенсивное парообразование. Пары, расширяясь, давят на поршень 4 снизу и перемещают его вверх, совершая работу. Через крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм 2 эта работа передается на выход из цилиндра 3 и может быть полезно использована.
Одновременно с описанным процессом, происходящим в подпоршневой полости при перемещении поршня 4 от верхней к нижней мертвой точке, в надпоршневую полость через впускной патрубок 13, систему питания топливом 8 и впускной клапан 9 поступает топливо-воздушная смесь.
В момент, когда в подпоршневой полости пар начинает расширяться, перемещая поршень 4 в сторону верхней мертвой точки, впускной клапан 9 закрывается и в надпоршневой полости происходит сжатие рабочего тела. Рабочая смесь воспламеняется от свечи зажигания 5, и продукты сгорания заставляют поршень двигаться от верхней мертвой точки к нижней, совершая работу. Через крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм 2 эта работа передается на выход из цилиндра 3 и может быть полезно использована.
В это время открывается выпускной клапан 12 и расширившиеся водяные пары из подпоршневой полости выталкиваются по коллектору 19 в конденсатор 20.
После достижения поршнем 4 нижней мертвой точки выпускной клапан 12 закрывается и как только поршень 4 начнет обратное движение к верхней мертвой точке, открывается выпускной клапан 11 и рабочий цикл повторяется.
Отработавший пар по коллектору 19 поступает в конденсатор 20, где пар конденсируется в воду, а отработавшие газы по трубопроводу 21 выбрасываются в атмосферу. Вода, образованная в конденсаторе 20 откачивается насосом 22 по водопроводу 23 в бак для воды 7 и повторно используется для парообразования.
По сравнению с прототипом в предлагаемом комбинированном парогазовом двигателе повышается эффективность процесса парообразования, с последующим расширением и совершением работы, за счет снижения потерь теплоты отработавших газов за счет установки ДВС и каталитического нейтрализатора в общий тепловой аккумулятор.
Применение конденсатора позволяет экономить используемую для парообразования воду.