Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02B37/00 F02G5/04 

полнена в виде трубопровода подачи пара, пропущена через герметичную ГШ 11 и через конденсатор 19 подсоединена к насосу 16 подачи ТН. Золотник

20закреплен в стенке поршня. Клапан

21размещен в перегородке 15 и через привод 22 подключен к коленчатому валу. Сопло 8 выполнено в виде форсунки подачи мелкодисперсного ТН в полость 12 охлаждения поршня 3. Жидкий

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с утилизацией тепла в подпоршневой полости.

Целью изобретения является повышение эффективности двигателя путем утилизации тепла в системе охлаждения поршня.

На фиг. 1 показан двигатель внутреннего сгорания; на фиг. 2 - система утилизации тепла в двигателе; на фиг. 3 - инерционный золотник.

Двигатель содержит по меньше мере один цилиндр 1, картер 2, поршень 3, шток 4, коленчатый вал 5, шатун 6, крейкопф 7 и систему охлаждения поршня 3, снабженную соплом 8 подачи теплоносителя и магистралью 9 его слива.

Цилиндр 1 установлен на картере 2, поршень 3 размещен в цилиндре 1 с образованием рабочей и подпоршневой полостей 10 и 11 и снабжен полостью 12 охлаждения, отделенной стенкой 13 от подпоршневой полости 11. Шток 4 подсоединен к стенке 13 и пропущен через отверстие 14 в перегородке 15, размешенной между подпоршневой полостью 11 и картером 2. Коленчатый вал 5 связан через шатун 6 и крейкопф 7 со штоком 4 поршня 3. Система охлаждения подсоединена к полости 12 охлаждения и к насосу 16 подачи теплоносителя, напорный трубопровод 17 которого подключен через телескопический элемент 18 к соплу 8 подачи теплоносителя, размещенному в полости 12 охлаждения.

Магистраль 9 слива теплоносителя выполнена в виде трубопроводов подачи пара, снабжена конденсатором 19,

48543

ТН (например, вода) через сопло подается в полость 12, где мелкие капли ТН испаряются. При движении поршня вверх перегретый водяной пар устремляется в ПП 11, где, расширяясь, совершает дополнительную работу, благодаря которой уменьшаются затраты энергии на работу сжатия в рабочей полости 10 цилиндра 1. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

инерционным золотником 20 и клапаном 21 и пропущена через подпоршневую полость 11. Сопло 8 выполнено в виде форсунки подачи мелкодисперсного теплоносителя в полость 12 охлаждения поршня 3. Подпоршневая полость 12 выполнена герметичной. Клапан 21 размещен в перегородке 15 и подключен через привод 22 к коленчатому валу 5, а магистраль 9 слива подсоединена к насосу 16 подачи теплоносителя через конденсатор 19.

Инерционный золотник 20 закреплен

в стенке 13 через его полый шток 23 и выполнен с подвижной цилиндрической шайбой 24. Входная часть полости што- ка 23 выполнена с заглушкой 25 и сообщена через отверстия 26 в щтоке 23

с полостью 12 охлаждения поршня 3, а выходная подсоединена к подпоршневой полости 12, цилиндрическая шайба 24 установлена на штоке 23 между заглушкой 25 и стенкой 13 поршня с возможностью перекрытия отверстий 26 в штоке 23 при движении поршня 3 вниз.

Двигатель работает следующим образом .

Преобразование теплоты сгорания

топлива в механическую работу осуществляется в рабочей полости 10 цилиндра 1 двигателя. Сила давления газов передается на поршень 3, а затем через шток 4 (прикрепленный к стенке 13

и пропущенный через отверстие 14 в перегородке 15), крейцкопф 7 и шатун 6 - на коленчатый вал 5, размещенный в картере 2.

Для повьш1ения эффективности двига-

теля с помощью насоса 16 через его напорный трубопровод 17 и телескопическнй элемент 18 жидкий теплоносите (например, вода) подается в сопло 8, выполненное в виде форсунки, которая обеспечивает подачу теплоносителя в виде мелкодисперсной жидкой фазы в полость 12 охлаждения на горячее днище поршня 3. В последней мелкие капельки воды нагреваются за счет тепла сгорания топлива и испаряются. При движении поршня 3 вниз инерционный золотник 20 закрыт. В этом случа за счет сил инерции цилиндрическая шайба 24, установленная на полом штоке 23, прижата к заглушке 25 и закрывает отверстия 26. При движении поршня вверх (от нижней мертвой точки к верхней) инерционный золотник20 открыт, так как шайба 24 опускается, прижимается к стенке 13 и открывает отверстия 26. Перегретый водяной пар устремляется из полости 13 охлаждения в подпоршневую полость 11, где пар , расширяясь, совершает дополнительную работу, которая уменьшает потери энергии на работу сжатия в рабочей полости 10 цилиндра 1.

Таким образом увеличивается эффективность двигателя за счет утилизации тепла в системе охлаждения поршня .

Затем отработанный пар вытесняется из подпоршневой полости 11 через клапан 21, размещенный в перегородке 15 и открываемый с помощью механического привода 22. Затем пар по трубопроводам подачи пара магистрали 9 слива теплоносителя поступает через фильтр в конденсатор 19, где превращается в жидкость и вновь подается насосом 16 в полость 12 охлаждения и замыкает паросиловой цикл.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей, мере один цилиндр, установленный на картере, поршень, размещенный в цилиндре с образованием рабочей и подпоршневой полостей и снабженный полостью охлаждения, отделенной стенкой от подпоршневой полости, шток, подсоединенный к стенке и пропущенный через отверстие в перегородке, размещенной между подпоршневой полостью и картером, колен

10

крейцкопф со штоком поршня, и систему охлаждения поршня, снабженную соплом подачи теплоносителя и магистралью его слива, подсоединенной к полости охлаждения и к насосу подачи 5 тепл рносителя j напорный трубопровод которого подключен через телескопический элемент к соплу подачи теплоносителя, размещенному в полости охлаждения, отличающийся Q тем, что, с целью повьш1ения эффективности, магистраль слива теплоносителя выполнена в виде трубопроводов подачи паря, снабжена конденсатором, инерционным золотником и клапаном и пропу- 5 щена через подпоршневую полость, сопло выполнено в виде форсунки подачи мелкодисперсного теплоносителя в полость охлаждения поршня, а подпоршне- вая полость выполнена герметичной, причем инерционный золотник закреплен в стенке поршня, клапан размещен в перегородке и подключен через привод к коленчатому валу, а магистраль слива подсоединена к насосу подачи теплоносителя через конденсатор.

2. Двигатель по п. 1, о т л и- чающийся тем, что инерционный золотник выполнен в виде полого штока, закрепленного в стенке поршня и под- ,, вижной цилиндрической шайбы, причем входная часть полости штока выполнена с заглушкой и сообщена через отверстия в штоке с полостью охлаждения поршня, а выходная подсоединена к подпоршневой полости, и цилиндрическая шайба установлена на штоке между заглушкой и стенкой поршня с возможностью перекрытия отверстий в штоке при движении поршня вниз.

0

6

5

25

П

Фиа. J

Изобретение можед быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с утилизацией тепла в подпорш- невой полости (ПП). Цель изобретения - повьш1ение эффективности двигателя путем утилизации тепла в системе охлаждения поршня. Магистраль 9 слива теплоносителя (ТН) снабжена инерционным золотником 20 и клапаном 21, высл со 00 СП 4: :о

Редактор Н.Горват

Составитель В.Козлов

Техред Л.Олийнык Корректор М.Демчик

Заказ 5177/34Тираж 503Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4