BG112989A

BG112989A - Двг със сдвоени цилиндри

Info

Publication number: BG112989A
Application number: BG112989A
Authority: BG
Inventors: Петър Ризов; Асенов Ризов Петър
Original assignee: Петър Ризов; Асенов Ризов Петър
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2021-02-26
Also published as: JP2022546403A; WO2021035316A1; BG67531B1

Abstract

ДВГ със сдвоени цилиндри е двигател, който с използването на няколко физически действия /изгаряне, водоизпарение и кондензиране/ ще увеличи значително КПД, ще увеличи значително специфичната мощност, ще намали специфичния разход на гориво, ще изчисти голяма част от вредните елементи продукт на горивния процес във вече значително намалените изгорели газове, ще намали теглото и обема на двигателя, а това ще даде възможност на човечеството с незначителни промени да продължи да използва създадените от него производствени мощности по целия свят. За ДВГ със сдвоени цилиндри няма особено значение какво гориво се използва в първичен цилиндър, но има значение конструкцията на цилиндровия блок, защото очакваме значително натоварване във вторичен цилиндър от високо налягане на водната пара, а знаем, че няма двигател с по-голям въртящ момент от парния. ДВГ със сдвоени цилиндри е двигател с добро топлинно балансиране, защото в първичен цилиндър се прилага метода на изгаряне, при който се генерира топлинна енергия за извършване на механична работа, а във вторичен цилиндър се прилага метода на изпарение, при който се отнема топлинна енергия и отново се извършва механична работа, така че взаимно се компенсират топлинно с малки загуби, а това ще доведе до по-висок КПД /в досега действащите ДВГ изпускаме изгорелите газове с пукот в атмосферата/.

Description

Изобретението е в областа на машиностроенето и се отнася до всички машини който исползват бутални четиритактови ДВГ, стационарни и транспортни средства(наземни,въздушни и водни).

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Четиритактовия бутален ДВГ е топленен двигател, който превръща топлинната енергия отделена при изгарянето на горивото в механична работа, има сравнително малки размери за мощностите който създава и е един от основните двигатели поел товара за транспортните нужди на човечеството повече от 100 години, но трябва да признаем както неговата работаспособност, така и недостатъците:

нисък КПД(за бензиновите до 33%; за Дизел до 40%).

висок специфичен разход на гориво(за бензинови до 325 r/KWh; за Дизел до 280 r/KWh).

В изгорелите газове съдржат, въглероден диоксид, сажди, ФПЧ и др. вредни елементи, продукт на горивниия процес.(Источник - DVG -3 pdfРусенски технически университет „Ангел Кънчев- К.Хаджиев и С.Илиев устройство на автотракторните двигатели).

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ

Задачата на изобретението е да се създаде ДВГ в който да направим конструктивни и организационни промини на действие така, че да постигнем:

увеличение на специфичната мощност повече от 50%, намалим специфичния разход на гориво с 50%, намалиние на отработените газове с повече от 50%, намаляване на емисийте от вредни елементи, продукт на горивния процес, повече от 80% ,с цел опазване на околната среда.

В буталните ДВГ при изгаряне на горивата отделената топлинна енергия увеличава температурата на газовете която увеличава обема им който увеличава налягането върху челото на буталото с което го изтласкват от ГМТ към ДМТ и по този начин извършва механична работа, а с предложението за патент „ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ'7групиране на цилиндрите по два, като втория има двоен обем/, след като употребим топлинната енергия която се създава при изгарянето на горивото в първия цилиндър и увеличеното налягане е изтласкала буталото от ГМТ към ДМТ с което извършва механична работа, ще ги прехвърлям във втория цилиндър където при върхова компресия ще им впръскаме вода под високо налягяне която разпрашена в компресираните горещи газове ще се изпари и ще се превърне във водна пара* налягането на която ще изтласка буталото от ГМТ към ДМТ с което ще извърши механична работа, но при изпарението водата ще отнеме огромно количество от топлината на газовете и почти охладени хомогенно смесени с водна пара ще атакуват турбинните стъпала на турбокомпресора от където ще ги вкараме в кондензатор в който ще ги доохладим и кондеза заедно с отложените в него отпадни елементи от горивния процес ще депонираме в подходящ контейнер за последващо третиране.

Задачата се осъществява като създадем ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ/групиране на цилиндрите по два/, като всяка група СДВОЕНИ ЦИЛИНРИ изградим от първичен цилиндър и вторичен цилиндр/двоен обем/, така, че първичен цилинър е затворен от горе с глава в която са монтирани, пълнителен клапан свързан чрез колектор с изхода на компресора на турбокомпресора, дюза за разпръскване на гориво под високо налягане/запалителна уредба/ свързана чрез тръбопровод с ГНП/ВНП** и изпускателен клапан който е свързан чрез колектор с пълнетелен клапан монтиран в главата с която е затворен отгоре вторичен цилиндър в която са монтирани още, дюза за разпръскване на вода под високо налягане свързана чрез тръбопровод с ГНП/ВНП и изпускателен клапан който е свързан чрез колектор с входа на турбината на турбокомпресора, а в картера е монтиран колянов вал на който мотовилковите шийки които са свързани чрез мотовилки и бутални болтове с буталата на първичен цилиндър и вторичен цилиндър, са така разположени че когато буталото на първичен цилиндър е в ГМТ буталото на вторичен цилиндър да е в ДМТ, така също изхода на турбината на турбокомпресора е вързан чрез колектор с входа на кондензатор монтиран към вентилаторната група като в дъното на кондензатора е монтирана водна помпа свързана чрез колектор с контейнер за отлагане на кондез и отложени в него вредни елементи, продукт на горивния процес.

Предимствата на изобретението „ДВГ със „СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ са:

Над 50% по-голяма специфична мощност.

По малко от 50%- специфичен разход.

Над 60%- по-малко изгорели газове.

До 80% по малко сажди, ФПЧ и др.вредни елементи.

По добре топлинно балансиран двигател, защото в първичен цилиндър се извършва горене, а във вторичен цилиндър се изпарява вода при което се отнема топлина, а когато няма топлинни загуби очакваме повисок КПД/до 80%/.

ОПИСАНИЕ НА ФИГУРИТЕ

Фиг.1.Двуцилиндров, читиритактов ДВГ, изграден от една двойка „СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ редово разположени.

Фиг.2.Двуцилиндров, четиритактов ДВГ, изграден от една двойка „СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ опозитно разположени.

Фиг.З.Четирицилиндров, четири тактов ДВГ, изграден от две двойки „СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ разположени редово.

Фиг.4.Четирицилиндров, четиритактов ДВГ, изграден от две двойки „СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ разположени опозитно.

Фиг.5.Осемцилиндров, четиритактов ДВГ, изграден от четири двойки „СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ разположени опозитно две срещу две.

ПРИМЕР ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ

Изобретението се пояснавя с следния пример.Както е показано на /фиг.1; фиг.2./, ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ е съставен от четиритактов двуцилиндров блок, подредени редово(фиг.1),/четиритактов блок съставен от два цилиндъра, опозитно разположени(фиг.2)/, като първичен цилиндър 1 затворен от горе с глава 17 в която са монтирани, пълнителен клапан 11/задвижван от гърбицата на разпределителен вал 13/ който е свързан чрез олектор 8 изхода на компресора на турбокомпресора, гориворазпръсквателна дюза 15/запалителна уредба/ която чрез тръбопровод 16 е свързана с ГНП/ВНП, изпускателен клапан 12/задвижван от гърбицата на разпределителен вал 14/ свързан чрез колектор 3 с пълнителен клапан 21 на вторичен цилиндър 2/двоен обем/ затворен от горе с глава 27 в която са монтирани още, водоразпръскваща дюза 25 свързана чрез тръбопровод с ГНП/ВНП/не показана във фиг.1;фиг.2/, и изпускателен клапан 22/задвижван от гърбицата на разпределителен вал 24/ който е свързан чрез колектор 9 с входа на турбината на турбокомпресора, а изхода на турбината е свързан чрез тръбопровод 10 с входа на кондензатора 4 в най ниската част на който е монтирана водна помпа 5 свързана чрез тръбопровод 6 с котейнер 7 за депониране на кондез в който са отлагажени вредни елементи продукт на горивния процес, като изхода на кондензатор 4 чрез тръбопровод е свързан с шумозаглушител ни гърнета изхода на което завършва с изходящ тръбопровод към атмосферата.

ПРИЛОЖЕНИЕ (ИЗПОЛЗВАНЕ ) НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Двигателят работи по следния начин.

ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ/фиг.1 и фиг.2/, се пуска в действие първоначално с пусков ел.мотор /не показан на фигурите/ като чрез венеца на маховика се развърта коляновия вал и всичко свързано с него, започва такта „пълнене на първичен цилиндър 1, като компресора на турбокомпресора подава въздух/горивна смес/ чрез свързващиия колектор 8 през пълнителен клапан 11/задвижван от гърбицата на разпределителен вал 13/ а буталото се движи от ГМТ към ДМТ и когато я достигне обръща своя ход, пълнителен клапан 11/освободен от гърбицата на разпределителен вал

13/ затваря и започва такта „компресиране който приключва когато буталото достигне ГМТ и във върхова компресия разпръсквателна дюза 15 разпръсква гориво подадено чрез тръбъпровод 16 от ГНП-ВНП/искра от запалителна уредба/, следва такта „горене/работа/ и буталото изтласкано от повишените температура и налягане създадени от увеличения обем на газове при изгарянето на горивото, изминава разстоянието от ГМТ до ДМТ кадето такта „горене/работа/ приключва, буталото обръща своя ход и тласкано от инерцията на маховика тръгва от ДМТ към ГМТ, същевременно изпускателен клапан 12 отваря/притиснат от гърбицата на разпределителен вал 14/ свързан чрез колектор 3 с пълнителен клапан 21 който също отваря/притиснат от гърбицата на разпределителен вал 23/ с което започва такта „пълнене на вторичен цилиндър/двоен обем/ 2 като прехвърля изгорелите газове от първичен цилиндър във вторичен цилиндър и в ДМТ пълнителен клапан 21 затваря/ освободен от гърбицата на разпределителен вал 23/, тук буталото обръща своя ход и започва такта „компресия като в края на такта почти в ГМТ водоразпръсквателна дюза 25 свързана чрез тръбопровод 26 с ВНП-ГНП разпръсква вода в компресираните и горещи газове, с което предизвиква изпарение, а при изпарение на вода обема на водната пара се увеличава 1700 пъти, с което налягането в надбуталното ространство се увеличава и изтласква буталото към ДМТ с което изпълнява такта „разширение и извършва два пъти повече механична работа, като в ДМТ испускателен клапан 22 е отворил/притиснат от гърбицата на разпределителен вал 24/ буталото обръща своя ход като тръгва от ДМТ към ГМТ тласкано от инерцията на маховика като изтласква изгорелите газове вече хомогенно смесени с водна пара и сериозно охладени от отнетата топлина при изпарението на водата, напускат вторичен цилиндър 2 и чрез свързващ колектор 9 свързан с входа на турбината на турбокомпресора, я превъртат като извършват допълнителна работа като компресират въздух/горивна смес/ за първичен цилиндър 1 и от изхода и чрез колектор 10 попадат във входа на кондензтора 4 кадето се до-охлаждат, кондензират и увличат голяма част от сажди, ФПЧ и др. вредни елементи със себеси, а водна помпа 5 монтирана в дъното на кондензатора 4 чрез тръбопровод 6 ги изпомпва в контейнера 7 за последващо третиране, а остатъчните изгорели газове и не кондензирана водна пара, напускат двигатела през изхода на кондензатор 4 който е свързан с подходящ тръбопровод с шумозаглушител ни гърнета, които чрез тръбопровод ги отвеждат в атмосферата.

*При изпарение на вода, водните пари увеличават обема си 1700 пъти./ТЕХНИЧЕСКА ТЕРМОДИНАМИКА изд. 1978 г. Ж.Кръстев/ **При двигатели с бензиново и газово гориво ще използваме ВНП/водна нагнетателна помпа/, а при Дизел ще използваме ГНП/ВНП/гориво нагнетателна помпа куплирана с водна нагнетателна помпа/, като за ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ има значение само степента на загряване на изгорелите газове.

***Като сравним данните за въздуха/горивна смес/ от края на такта „пълнене на цилиндър от ДВГ: за бензин Ра = 0.08 МРа, Та = 420 К и Дизел Ра = 0.95 МРа, Та = 330 и за вторичен цилиндър 2, /тук са продукт на изгорелите газове от първичен цилиндър 1/ : за бензин Рь = 0,5 МРа, Ть = 1500 К и Дизел Рь = 0,4 МРа, Ть = 1200 К, се виждат, значително по високи стойности при началото на такта „пълнене при вторичен цилиндър 2 от ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ и затова за да намалим напрежението, предлагаме „ двоен обемна вторичен цилиндър 2, което може да се промени след лабораторни иследвания. /РУСЕНСКИ УНИВЕРСИТЕТ „АНГЕЛ КЪНЧЕВ УСТРОЙСТВО на АВТОТРАКТОРНИ ДВИГАТЕЛИ автори К. Хаджеев, С.Илиев/

Claims

1 .Първа независима претенция за метод./фиг. 1 и фиг.2/

ДВГ със СВОЕНИ ЦИЛИНДРИ е съставен от бутален четиритактов ДВГ на който цилиндрите са групирани по два и в първичен цилиндър (1) при върхова компресия в ГМТ се разпрашава гориво/подава искра/ от дюза (15)/запалителна уредба/ свързана чрез тръбопровод (16) с ГНП/ВНП не показана на фиг.1 и фиг. 2/ което при изгарянето си увеличава температурата и своя обем следствие на което се увеличава налягането в надбуталното пространство което изтласква буталото от ГМТ към ДМТ с което извършва механична работа, характеризиращ се с това, че прехвърляме изгорелите горещи газове от първичен цилиндър (1) през изпускателен клапан (12) /притиснат от гърбицата на разпределителен вал (14)/ чрез колектор (3) през пълнителен клапан (21)/отворен от гърбицата на разпределителен вал (23)/ на вторичен цилиндър (2)/двоен обем/, като при върхова компресия в ГМТ разпрашим вода под високо налягане чрез дюза (25)/свързана чрез тръбопровод (26) с ГНП/ВНП/не показана на фиг.1 и фиг.2/, като при изпарението си водата отнема голяма част от топлинната енергия на изгорелите газове но увеличава обема си 1700 пъти с което увеличеното налягане изтласква буталото от ГМТ към ДМТ с което извършва механична работа, изпускателен клапан (22)/отворен от гърбицата на разпределителен вал (24)/ е свързан чрез колектор (9) с входа на турбината на турбокомпресора а изхода и чрез колектор (10) е свързан с входа на кондензатор (4) в най ниската част на който е монтирана водна помпа (5) която е свързана чрез тръбопровод (6) с контейнер (7) за депониране на кондез с утаени в него вредни елементи от горивния процес, за последващо третиране, а изхода на кондензатора (4) чрез подходящ тръбопровод е свързан с шумозаглушителни гърнета от където остатъчните водна пара и изгорели газове се извеждат в атмосферата.

2 .Втора независима претенця за устройство/фиг.1 и фиг.2/.

ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ, състоящ се от двуцилиндров четиритактов блок, подредени редово(фиг.1)/двуцилидров четиритактов блок, подредени опозитно(фиг.2)/, съставен от първичен цлиндър (1) затворен от горе с глава (17) в която са монтирани пълнителен клапан (11)/задвижван от гърбицата на разпределителен вал (13)/ свързан чрез колектор (8) с изхода на компресора на турбокомпресора, гориворазпръскваща дюза (15) свързана чрез тръбопровод (16) с ГНП/ВНП(не показана на фиг.1; фиг.2), и изпускателен клапан (12)/задвижван от разпределителен вал (14)/, и вторичен цилиндъ/двоен обем/ (2) затворен отгоре с глава (27) в която са монтирани пълнителен клапан (21)/задвижван от разпределителен вал (23)/, изпускателен клапан (22)/задвижван от разпределителен вал (24)/, характеризиращ се стова, че изпускателен клапан (12) на първичен цилиндър (1) е свързан чрез колектор (

3) с пълнителен клапан (21) на вторичен цилиндър/двоен обем/ (2), водоразпръсквателна дюза (25) е монтирана през глава (27) на вторичен цилиндър (2), в картера на блока е монтиран колянов вал на който мотовилковите шийки са разположени на отстояние 180° една от друга(фиг.1.)/в картера на блока е монтиран колянов вал с една мотовилкова шийка за която са захванати мотовилките и на двете бутала/, така че когато буталото на първичен цилиндър (1) е в ГМТ буталото на вторичен цилиндър (2) да е в ДМТ, изпускателен клапан (22) на вторичен цилиндър (2 ) е свързан чрез колектор (9) с входа на турбината на турбокомпресора а изхода и чрез колектор 10 е свързан с дхода на кондензатор (4) е дъното на който е монтирана водна помпа (5)/за изпомпване на кондез с отлагания на вредни елементи от горивния процес/ чрез тръбопровод (6) към контейнер (7), а изхода на кондензатор (4) чрез подходящ тръбопровод е свързан с шумозаглушителни гърнета/не показани на фиг.1; фиг.2/, от които има изход към атмосферата.

З.ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ/фиг.З/ съгласно първа независима претенция за метод и втора незавесима претенция за устройство, характеризиращ се с това, че ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ е изграден от две двойки сдвоени цилиндри подредени редово, като първа двойка/първичичен цилиндър (1) и вторичен цилиндър (2)/ и втора двойка /първичен цилиндър (4) и вторичен цилиндър (3)/, а реда на работа на цилиндрите е 1,3,4 и 2.

4 .ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ/фиг.4/ съгласно първа независима претенция за метод и втора независима претенция за устройство, характеризиращ се с това, че ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ е изграден от две двойки сдвоени цилиндри опозитно разположени/боксер/, като първата двойка е съставена от първичен цилиндър (1) и вторичен цилиндър (2), а втората двойка е съставена от първичен цилиндър (4) и вторичен цилиндър (3), като долните глави на мотовилките на цилиндър (1) и цилиндър (3 ) са монтирани на една мотовилкова шийка на коляновия вал а долните глави на мотовилките на (2) и цилиндър (4) са монтирани на другата матавилкова шийка която отстои на 180° от първата, а ред на работа на цилиндрите е 1,3,4 и 2.

5 .ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ/фиг. 5/ съгласно първа независима претенция за метод и втора независима претенция за устройство, характеризиращ се стова, че ДВГ със СДВОЕНИ ЦИЛИНДРИ е изграден от, четири двойки сдвоени цилиндри опозитно разположени по две, като единия ред е изграден от първа двойка /първичен цилиндър (1) и вторичен цилиндър (2)/, втора двойка/първиичен цилиндър (4) и вторичен цилиндър (3)/, а опозитния ред е изграден от първа двойка/първичен цилиндър (5) и вторичен цилиндър (6)/, втора двойка /първичен цилиндър (8) и вторичен цилиндър (7)/, като долните глави на мотовилките са монтирани на четири мотовилкови шийки, по две долни глави на мотовилкова шийка, а именно, 1 и 5 на първа мотовилкова шийка, 2 и 6 на втора мотовилкова шийка, 3 и 7 на трета мотовилкова шийка и 4 и 8 на четвърта мотовилкова шийка, а ред на работа на цилиндрите е /1;7/, /3;8/,/4;6/ и /2;5/.