СИЛОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F02B51/04 F02B23/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к силовым установкам, содержащим двигатели внутреннего сгорания.

Известна силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, имеющий цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с установленными в ней впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, образованную днищем поршня и головкой цилиндра, снабженную свечой зажигания и охваченную электромагнитной катушкой, смеситель, подсоединенный к впускному клапану, и воздушный фильтр, сообщенный со смесителем [1]
В известной установке рабочая смесь магнитно поляризуется и заряжается электростатическим электричеством.

Известна силовая установка, преимущественно транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, имеющий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с выполненными в ней впускным и выпускным каналами и установленными в них впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, образованную днищем поршня и головкой цилиндра и снабженную свечой зажигания и излучателем электромагнитных волн высокой частоты (10⁶-10¹² Гц), размещенным в выемке в камере сгорания, смеситель, подсоединенный к впускному каналу, воздушный фильтр, сообщенный со смесителем, систему охлаждения и генератор, подключенный к излучателю [2]
Однако известная силовая установка характеризуется недостаточной эффективностью вследствие повышенного расхода топлива.

Цель изобретения повышение эффективности работы силовой установки путем снижения расхода топлива.

Цель достигается тем, что силовая установка, преимущественно транспортного средства, снабженного кондиционером воздуха, содержащая двигатель внутреннего сгорания, имеющий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с выполненными в ней впускным и выпускным каналами и установленными в них впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, образованную днищем поршня и головкой цилиндра и снабженную свечой зажигания и излучателем электромагнитных волн, размещенным в выемке в камере сгорания, смеситель, подсоединенный к впускному каналу, воздушный фильтр, снабженный со смесителем, систему охлаждения и генератор, подключенный к излучателю, согласно изобретению дополнительно содержит компрессор, сепаратор и первый теплообменник, последовательно размещенные между фильтром и смесителем, второй теплообменник и первый вентиль, последовательно размещенные между сепаратором и фильтром, и второй вентиль, дополнительно связывающий фильтр со смесителем и соединенный с первым вентилем, а камера сгорания дополнительно снабжена постоянным кольцевым магнитом, установленным в кольцевой проточке, выполненной в камере на стыке с цилиндром.

Цель достигается также тем, что первый теплообменник может быть использован в качестве радиатора системы охлаждения двигателя, а второй теплообменник в качестве кондиционера воздуха транспортного средства.

Кроме того, излучатель электромагнитных волн может быть расположен под углом 140-160^о к оси цилиндра, днище поршня может быть образовано чередующимися радиальными спиралевидными выступами и впадинами, выполненными с переменными высотой и глубиной, убывающими к центру днища, камера сгорания может быть дополнительно снабжена кольцом с направляющими лопатками, выполненным из немагнитного металла или композитных материалов и установленным в кольцевой проточке с возможностью расположения его лопаток во впадинах днища поршня при положении последнего в верхней мертвой точке, а впускной канал может быть выполнен тангенциальным.

На фиг. 1 представлена схема силовой установки; на фиг. 2 двигатель силовой установки; на фиг. 3 поршень двигателя; на фиг. 4 постоянный кольцевой магнит и кольцо с направляющими лопатками.

Предлагаемая силовая установка, преимущественно транспортного средства, содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, имеющий по меньшей мере один цилиндр 2 с размещенным в нем поршнем 3, связанным с шатуном 4, головку 5 цилиндра 2 с выполненными в ней впускным и выпускным каналами 6, 7 и установленными в них впускным и выпускным клапанами 8 и 9, камеру сгорания 10, образованную днищем 11 поршня 3 и головкой 5 цилиндра 2 и снабженную свечой 12 зажигания и излучателем 13 электромагнитных волн высокой частоты с длиной волны λ 10-40 см, размещенным в выемке 14 в камере сгорания 10, смеситель 15, подсоединенный к впускному каналу 6, воздушный фильтр 16, систему 17 охлаждения и генератор 18, подключенный к излучателю 13. Установка содержит также компрессор 19, сепаратор 20 и первый теплообменник 21, последовательно размещенные между фильтром 16 и смесителем 15, второй теплообменник 22 и первый вентиль 23, последовательно размещенные между сепаратором 20 и фильтром 16, и второй вентиль 24, дополнительно связывающий фильтр 16 со смесителем 15 и соединенный с первым вентилем 23. Теплообменник 21 может быть использован в качестве радиатора системы 17 охлаждения двигателя 1, а теплообменник 22 в качестве кондиционера воздуха салона транспортного средства. Возможно применение теплообменника 22 в качестве холодильника для охлаждения продуктов, перевозимых, например, в багажном отделении транспортного средства. Камера сгорания 10 дополнительно снабжена постоянным кольцевым магнитом 25, установленным в кольцевой проточке 26, выполненной в камере 10 на стыке с цилиндром 2. Излучатель 13 электромагнитных волн расположен под углом 140-160^о к оси цилиндра 2. Днище 11 поршня 3 образовано чередующимися радиальными спиралевидными выступами 27 и впадинами 28, выполненными с переменными высотой и глубиной, убывающими к центру днища 11. Камера сгорания 10 снабжена также кольцом 29 с направляющими лопатками 30, выполненным из немагнитного металла или композитных материалов и установленным в кольцевой проточке 26 с возможностью расположения его лопаток 30 во впадинах 28 днища 11 поршня 3 при положении последнего в верхней мертвой точке, а впускной канал 6 выполнен тангенциальным. Все источники потребления электрической энергии силовой установки запитываются от бортовой аккумуляторной батареи.

Установка работает следующим образом.

Атмосферный воздух, пройдя воздушный фильтр 16, очищается и поступает в компрессор 19. В компрессоре 19 воздух сжимается до параметров жидкого воздуха (-192^оС, давление 40 ата). Сжижение воздуха достигается его сжатием до 200 ата и многократным поочередным расширением. При температуре -183^оС начинается кипение жидкого кислорода, а при температуре -195^оС кипение жидкого азота. Разделение жидких кислорода и азота осуществляется в сепараторе 20. Затем жидкие кислород и азот поступают в теплообменники 21 и 22. В теплообменнике 21, работающем по принципу "жидкость-жидкость", жидкий кислород получает тепло от теплоносителя, циркулирующего по контуру системы 17 охлаждения двигателя 1, превращается в газ и направляется в смеситель 15. В теплообменнике 22 жидкий азот, охлаждая воздух салона транспортного средства, продукты, перевозимые в нем, и т. п. переходит в газовое состояние. Газообразный азот, выходящий из теплообменника 22, в случае использования для работы силовой установки атмосферного воздуха посредством вентиля 23 в фильтр 16, а затем в компрессор 19. При этом вентиль 24 регулирует подачу атмосферного воздуха в смеситель 21. В случае использования для подготовки рабочей смеси силовой установки азота, полученного из жидкого воздуха, вентиль 23 направляет азот в смеситель 15, а вентиль 24 перекрывает доступ атмосферного воздуха в смеситель 15. При открытом вентиле 24 атмосферный воздух смешивается в смесителе 15 с газообразным кислородом, вследствие чего изменяется количественный состав рабочей смеси: 50-60% азота; 45-35% кислорода; остальные 5% составляют окиси углерода, водород и другие входящие в состав атмосферного воздуха газы. Рабочая смесь поступает по тангенциальному впускному каналу 6 к впускному клапану 8, который открывается, и далее смесь устремляется в цилиндр 2 по касательной к его стенке. Поступающий поток рабочей смеси в цилиндре 2 завихряется направляющими лопатками 30 кольца 29, а в процессе ее сжатия и профилированным днищем 11 поршня 3, и подвергается воздействию магнитного поля, создаваемого магнитом 25. В конце такта сжатия смеси включается излучатель 13 электромагнитных волн. Излучение волн за счет их многократных отражений от стенок цилиндра 2, головки 5 и днища 11 поршня 3 перекрывает все пространство камеры сгорания 10 и вызывает процесс ионизации газов рабочей смеси. Интерференция электромагнитных волн и магнитного поля стабилизирует процесс ионизации. При подходе поршня 3 к верхней мертвой точке происходит искровой разряд свечи 12 зажигания. Ионизация газов вблизи электродов свечи 12 мгновенно усиливается. После прекращения действия искрового разряда (действие излучателя 13 электромагнитных волн прекращается с некоторым запаздыванием) процесс ионизации газов сменяется их рекомбинацией с образованием, к тому же, гремучей смеси, состоящей из водорода и кислорода. Рекомбинация ионов кислорода и азота сопровождается выделением энергии, усиливаемым взрывом гремучей смеси. Происходит такт расширения рабочего тела, а поршень 3 выполняет свой рабочий ход. В процессе рекомбинации ионов воздействие магнитного поля позволяет образовать плотную шаровую оболочку, стягивающую в шаровой объем энергию, разрывающую ее со взрывом. Профилированное днище 11 поршня 3 позволяет равномерно по его поверхности распределить давление газов, приходящих во вращательное движение за счет формы выступов 27 и впадин 28, способствующей перемешиванию газообразных частиц как на такте сжатия, так и на такте расширения. Затем происходит выпуск отработавших газов из цилиндра 2 через открытый выпускной клапан 9 по выпускному каналу 7.

Таким образом, реализация изобретения позволит повысить эффективность силовой установки.

Сущность изобретения: рабочая смесь поступает по тангенциальному впускному каналу 6 к впускному клапану 8, который открывается, далее смесь устремляется в цилиндр 2 по касательной к его стенке. Поступающий поток рабочей смеси в цилиндре 2 завихряется направляющими лопатками 30 кольца 29, а в процессе ее сжатия и профилированным днищем 11 поршня 3, и подвергается воздействию магнитного поля, создаваемого магнитом 25. В конце такта сжатия смеси включается излучатель 13 электромагнитных волн. Излучение волн за счет многократных отражений от стенок цилиндра 2, головки 5 и днища 11 поршня 3 перекрывает все пространство камеры сгорания 10 и вызывает процесс ионизации газов рабочей смеси. Интерференция электромагнитных волн и магнитного поля стабилизирует процесс ионизации. При подходе поршня 3 к верхней мертвой точке происходит искровой разряд свечи 12 зажигания. Ионизация газов вблизи электродов свечи 12 мгновенно усиливается. После прекращения действия искрового разряда (действие излучателя 13 электромагнитных волн прекращается с некоторым запаздыванием) процесс ионизации газов сменяется их рекомбинацией с образованием, к тому же, гремучей смеси, состоящей из водорода и кислорода. Рекомбинация ионов кислорода и азота сопровождается выделением энергии, усиливаемым взрывом гремучей смеси. Происходит такт расширения рабочего тела а поршень 3 выполняет свой рабочий ход. 6 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА преимущественно транспортного средства, снабженного кондиционером воздуха, содержащая двигатель внутреннего сгорания, имеющий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, головку цилиндра с выполненными в ней впускным и выпускным каналами и установленными в них впускным и выпускным клапанами, камеру сгорания, образованную днищем поршня и головкой цилиндра и снабженную свечой зажигания и излучателем электромагнитных волн, размещенным в выемке в камере сгорания, смеситель, подсоединенный к впускному каналу, воздушный фильтр, сообщенный со смесителем, систему охлаждения и генератор, подключенный к излучателю, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит компрессор, сепаратор и первый теплообменник, последовательно размещенные между фильтром и смесителем, второй теплообменник и первый вентиль, последовательно размещенные между сепаратором и фильтром, и второй вентиль, дополнительно связывающий фильтр со смесителем и соединенный с первым вентилем, а камера сгорания дополнительно снабжена постоянным кольцевым магнитом, установленным в кольцевой проточке, выполненной в камере на стыке с цилиндром. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что первый теплообменник использован в качестве радиатора системы охлаждения двигателя. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что второй теплообменник использован в качестве кондиционера воздуха транспортного средства. 4. Установка по пп.1-3, отличающаяся тем, что излучатель электромагнитных волн расположен под углом 140 160^o к оси цилиндра. 5. Установка по пп.1 4, отличающаяся тем, что днище поршня образовано чередующимися радиальными спиралевидными выступами и впадинами, выполненными с переменными высотой и глубиной, убывающими к центру днища. 6. Установка по пп.1 5, отличающаяся тем, что камера сгорания дополнительно снабжена кольцом с направляющими лопатками, выполненным из немагнитного металла или композитных материалов и установленным в кольцевой проточке с возможностью расположения его лопаток во впадинах днища поршня при положении последнего в верхней мертвой точке. 7. Установка по пп.1 6, отличающаяся тем, что впускной канал выполнен тангенциальным.