ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02B17/00 

Изобретение относится к машиностроению.

Известен тепловой двигатель с возвратно-поступательным перемещением поршней в цилиндре путем сжатия и вытеснения рабочего тела в часть цилиндра, подогреваемую продуктами сгорания топлива, расширения и охлаждения рабочего тела (Ховах М.С. М. Машиностроение, Автомобильные двигатели, 1977, с.561).

Известный двигатель сложен конструктивно, что ограничивает его использование в комбинации с другими двигателями.

Цель изобретения повышение эффективности двигателя.

Цель достигается путем сжатия и одновременного вытеснения рабочего тела в верхнюю, подогреваемую часть цилиндра, охлаждения рабочего тела после расширения от стенок цилиндра, взамен охлаждения может быть предусмотрена полная замена рабочего тела.

На фиг.1 изображен двигатель; на фиг.2 то же, в комбинации с двигателем внутреннего сгорания; на фиг.3 впускной клапанный орган.

Тепловой двигатель содержит цилиндр 1, поршень 2, подключенный шатуном к валу, полость теплообменника 3 с каналами, подогреваемыми продуктами сгорания и имеющими оребрение 4, систему охлаждения 5 цилиндра (в виде каналов). Пути продуктов сгорания (п) и хладагента (х) показаны стрелками.

Тепловой двигатель с положительным эффектом реализуется в составе двигателя внутреннего сгорания, для чего цилиндр 1 снабжается впускным 6, выпускным 7 и запорным 8 нормально закрытыми клапанами. В составе двигателя имеется также неотключаемый цилиндр 9 с поршнем 10, впускным 11 и выпускным 12 клапанами. Цилиндры снабжаются средствами поджига (не показаны) в зоне вихря обогащенной смеси, воздухоочистителем 13, подключенным двумя каналами к по меньшей мере клапанам 6, средствам смесеобразования 14 (карбюратор), воздушный канал 15, подключенный к охватывающему каналу, а топливный 16 к центральному, состоящему из неподвижного 17 и подпружиненного подвижного патрубка 18, постоянного прижатого горловиной 19 к поверхности чашки 20 клапана, обеспечивая их плотное соединение. Патрубок 18 имеет ограничитель 21 и подпружиненный регулятор 22, подключенный к органу управления 23, например, в виде кулачкового вала с кулачками (по числу цилиндров), сдвинутыми относительно друг друга таким образом, чтобы обеспечивалось последовательное перемещение регуляторов 22 (сначала первого цилиндра, затем второго и т.д.). Вал 23 подключается, например, шестеренчатой передачей к педали газа (не показано). Заслонки на пути свежего заряда в цилиндры не устанавливаются. Клапаны 6, 7, 11, 12 подключены к валу (распредвалу) двигателя. Клапаны 8 подключаются к органу управления 23 и имеют либо кулачковый, либо электромагнитный привод (не показаны), обеспечивающие полное открытие и полное закрытие клапана, при этом момент открытия клапана 8 совпадает с моментом полного опускания регулятора 22 каждого цилиндра. Полость 3 располагается в выхлопном канале цилиндра 9 и является теплообменником. Клапаны 7 могут иметь самостоятельный выхлопной канал и могут иметь общий с каналом клапана 12. Отключаемых цилиндров может быть более одного 1^!, 1^!! и т.д. Цилиндры снабжаются системой охлаждения в виде каналов в стенках, в которых циркулирует хладагент (не показана). Поршень 2, при вращении вала перемещается в цилиндре 1 возвратно-поступательно, рабочее тело, заполняющее цилиндр, сжимается и расширяется. Сжатие сопровождается перетеканием рабочего тела в полость теплообменника 3, где оно нагревается. Расширение сопровождается охлаждением перетекающего рабочего тела от стенок цилиндра. Наиболее интенсивно процессы нагрева и охлаждения рабочего тела происходят при расположении поршня в мертвых точках (соответственно 60^о поворота вала и 100^о). Тепло, подводимое к рабочему телу в теплообменнике дает положительную работу на валу двигателя.

В двигателе внутреннего сгорания от воздухоочистителя 13 и средств смесеобразования 14 в цилиндры 9, 1 через клапаны 11,6 подают воздух и смесь, которые сжигают и удаляют из цилиндров через клапаны 12,7. Нагрузку двигателя регулируют изменением подачи смеси через средства 14, для чего изменяют проходное сечение канала, образуемого элементами 19, 20, органом 23 через регулятор 22, который при открытии клапана 6 в заданный момент прекращает перемещения патрубка 18. Крайние положения регулятора определяют отключение цилиндра 1 и максимальную нагрузку последнего.

Режим отключения цилиндра 1 осуществляется в крайнем нижнем положении регулятора 22, патрубок 18 следует за клапаном 6 постоянно, щель между элементами 19, 20 не вскрывается, в цилиндр 1 поступает только воздух через канал 16.

Режим максимальной нагрузки цилиндра 1 осуществляется при крайнем верхнем положении регулятора 22, ограничитель 21 упирается в регулятор 22 сразу после начала открытия клапана 6, щель между элементами 19, 20 максимальна, то же и подача смеси, закрылки горловины 19, максимально отнесенные к периферии клапанного отверстия, сводят к минимуму подачу воздуха в цилиндр 1 через канал 16.

Промежуточные положения регулятора 22 обеспечивают одновременную подачу в цилиндр 1 по каналам 15, 16 воздуха и смеси в соотношении, соответствующем заданной нагрузке двигателя (цилиндра).

При крайнем нижнем положении регулятора 22 включается электромагнитный привод клапана 8, который полностью открывает последний. Цилиндр 1 работает в режиме заявленного теплового двигателя, где полость 3 является теплообменником, так как стенки последней постоянно омываются отработавшими газами неотключаемого цилиндра 9.

Нагрузку отключаемых цилиндров 1^!, 1^!! увеличивают и уменьшают последовательно и при увеличении нагрузки сначала увеличивают подачу смеси в отключаемый цилиндр 9, далее подают смесь в цилиндр 1^! (от нуля до максимальной подачи), далее подают смесь в цилиндр -1^!! (также от нуля до максимума) и так далее в последующие отключаемые цилиндры. Снижение нагрузки производят в обратной последовательности уменьшением подачи смеси в каждый из цилиндров, начиная от последнего (в данном случае от 1^!!).

Использование изобретения в составе двигателя внутреннего сгорания повышает экономичность последнего на режимах малых и частичных нагрузок.

Сущность изобретения: головка цилиндра снабжена полостью, в которой располагается теплообменник, а полость перекрывается управляемым клапаном, подключенным к механизму управления. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий по меньшей мере один цилиндр с размещенным в нем поршнем, подключенный шатуном к коленчатому валу, головку цилиндра с полостью, впускным и выпускным трубопроводами, в которых установлены впускной и выпускной клапаны соответственно, и механизм регулирования, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности, полость снабжена управляемым клапаном, подключенным к механизму регулирования. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подключенная зона впускного клапана содержит центральный и охватывающий каналы, связанные с впускным трубопроводом, а центральный канал снабжен подвижным патрубком.