ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ С РАЗДЕЛЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ ГАЗОПАРООБРАЗОВАНИЯ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки.
Известен двигатель (Сухов А. Выхлоп чище воздуха //За рулем. - 2001. №4.), способный работать на газе, бензине, дизельном топливе или воздухе, который содержит два цилиндра разного диаметра с клапанами. Эти цилиндры соединены каналами со сферической камерой, находящейся между ними и имеющей впускной и выпускной клапаны. При работе на воздухе поршень в малом цилиндре движется вниз, засасывая наружный воздух. Затем, при движении вверх, поршень сжимает воздух (впускной клапан цилиндра закрыт, впускной клапан сферической камеры открыт, выпускной - закрыт). В конце такта сжатия давление поднимается до 20 бар. Впускной клапан сферической камеры закрывается, а в камеру подается сжатый воздух под давлением 40-50 бар. Затем, выпускной клапан сферической камеры открывается, и этот воздух направляется в большой цилиндр, где происходит расширение. После расширения открывается выпускной клапан большого цилиндра, воздух выходит в атмосферу.
Недостатком описанной конструкции является то, что для обеспечения высокого давления воздуха, подаваемого в сферическую камеру, необходимо затрачивать значительное количество энергии.
Известен также двигатель с раздельными процессами газопарообразования (Руднев В.В., Кукис B.C., Богданов А.И. и др.: Свидетельство на полезную модель RU 27640 U1 7 F 01 К 7 00. Опубл. 10.02.03. Бюлл.4), который имеет поршневой двигатель, включающий картер с насосным - малым цилиндром и рабочим - большим цилиндром, расположенными V-образно, в которых перемещаются поршни - насосный - малый и рабочий - большой. В картере и цилиндрах расположен кривошипно-шатунный механизм. Головка малого цилиндра содержит впускной клапан для подачи топливовоздушной смеси из системы питания. В головке большого цилиндра расположена форсунка для впрыскивания воды, подаваемой насосом из бака, и выпускной клапан для выпуска парогазовой смеси в конденсатор, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее в бак с помощью насоса. Камера сгорания постоянного объема выполнена отдельно от цилиндров и соединена с малым цилиндром через впускной клапан камеры сгорания, и с большим цилиндром через выпускной клапан камеры сгорания. В камере сгорания установлена свеча для воспламенения топливовоздушной смеси.
Недостатками этой конструкции являются малые удельные (на единицу массы двигателя и на единицу его рабочего объема) мощности и значительные массогабаритные показатели, что обусловлено наличием двух цилиндров.
Данная конструкция двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является повышение удельных (на единицу массы
двигателя и на единицу его рабочего объема) мощностей и снижение массогабаритных показателей двигателя.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в тепловом двигателе с разделенными процессами газопарообразования, содержащем двухтактный поршневой двигатель с картером, ромбическим кривошипно-шатунным механизмом с установленными в одном цилиндре рабочим и вспомогательным поршнями, а также в нижней части цилиндра имеется клапан для подачи топливовоздушной смеси из системы питания, и выпускной клапан для выпуска парогазовой смеси в конденсатор, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее в бак с помощью насоса, имеется камера сгорания постоянного объема, оборудованная впускным и выпускным клапанами а также с размещенными в головке цилиндра форсункой для впрыскивания воды, подаваемой насосом из бака.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство предлагаемого теплового двигателя с разделенными процессами газопарообразования.
Предлагаемый тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования содержит: картер 1 с цилиндром 2, в которых установлены рабочий поршень 3 и вспомогательный поршень 4 с ромбическим кривошипно-шатунным механизмом 5. Нижняя часть цилиндра 2 оборудована клапаном 6 для подачи топливовоздушной смеси из системы питания. Объем нижней части цилиндра 2 образованный рабочим поршнем 3 и вспомогательным
поршнем 4 может сообщаться с объемом верхней части цилиндра 2 через камеру сгорания 7 имеющую постоянный объем, оборудованную впускным 8 и выпускным 9 клапанами и свечей зажигания 10. В головке 11 цилиндра 2 имеется выпускной клапан 17 для выпуска парогазовой смеси в конденсатор 13, предназначенный для конденсации воды с последующим возвращением ее с помощью циркуляционного насоса 14 в бак 15, из которого насосом 16 вода подается к форсунке 17, расположенной в головке 11 цилиндра 2.
Предлагаемый тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования работает следующим образом.
При перемещении вверх вспомогательного поршня 4 и рабочего поршня 3 в результате возникающего между ними разрежения в цилиндре 2, через клапан 6 подается топливовоздушная смесь из системы питания.
После достижения вспомогательным поршнем 4 крайнего нижнего положения клапан 6 закрывается и начинается уменьшение объема за счет сближения рабочего поршня 3 и вспомогательного поршня 4, которое сопровождается сжатием находящейся между ними топливовоздушной смеси.
Открывается впускной клапан 8 камеры сгорания 7, и она заполняется сжатой топливовоздушной смесью, после чего впускной клапан 8 камеры cгорания 7 закрывается, и топливовоздушная смесь поджигается с помощью свечи зажигания 10 и горит в постоянном объеме. После достижения рабочим поршнем 3 верхнего крайнего положения открывается выпускной клапан 9 камеры сгорания 7, откуда после полного сгорания топлива, образовавшиеся горячие газы поступают в надпоршневое пространство цилиндра
2. Куда через форсунку 17 происходит впрыск воды из бака 15 при помощи насоса 16.
Образовавшийся перегретый пар расширяется, производя работу. Рабочий поршень 3 перемещается вниз, после его прихода в крайнее нижнее положение открывается выпускной клапан 12 для выпуска парогазовой смеси в конденсатор 13, в котором происходит конденсация воды с последующим возвращением ее с помощью циркуляционного насоса 14 в бак 15. Цикл повторяется.
По сравнению с прототипом предлагаемый тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования обеспечивает повышение удельных (на единицу массы двигателя и на единицу его рабочего объема) мощностей и снижение массогабаритных показателей.