RU51675U1

RU51675U1 - HEAT ENGINE WITH SEPARATE GAS VAPOR PROCESSES

Info

Publication number: RU51675U1
Application number: RU2005119086/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Валентинович Руднев; Борис Львович Арав; Николай Евстафьевич Александров; Алексей Андреевич Лысков; Рустам Закиевич Фахрутдинов; Тимур Ирикович Халимов; Иван Викторович Рыбалко; Дмитрий Алексеевич Казаченко; Константин Анатольевич Куличков; Анатолий Сергеевич Красильников; Илья Евгеньевич Меньшиков; Михаил Факильевич Имайлин; Антон Сергеевич Аникеев; Александр Николаевич Богомолов; Андрей Сергеевич Кропачев; Вадим Юрьевич Зюбко
Original assignee: Валерий Валентинович Руднев; Борис Львович Арав; Николай Евстафьевич Александров
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-02-27

Abstract

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки для получения эффективной мощности. Тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования содержит: картер 1 с цилиндром 2, в которых перемещаются 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 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 ! I цилиндра 2 имеется выпускной клапан 12 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. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.The proposal relates to mechanical engineering, namely to engine building and can be used as a power plant to obtain effective power. A heat engine with separate gas vaporization processes comprises: a crankcase 1 with a cylinder 2, in which the working piston 3 and the auxiliary piston 4 with a rhombic crank mechanism 5 are moved. The lower part of the cylinder 2 is equipped with a valve 6 for supplying the air-fuel mixture from the power system. The volume of the lower part of the cylinder 2 can communicate with the volume of the upper part of the cylinder 2 through a combustion chamber 7 having a constant volume, equipped with inlet 8 and outlet 9 valves and spark plugs 10. In the head! I of cylinder 2 has an exhaust valve 12 for discharging the vapor-gas mixture into the condenser 13, designed to condense the water and then return it using the circulation pump 14 to the tank 15, from which the pump 16 delivers water to the nozzle 17 located in the cylinder head 11 of the cylinder 2. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в качестве силовой установки.The proposal relates to mechanical engineering, namely to engine building and can be used as a power plant.

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. A well-known engine (Sukhov A. Exhaust cleaner air // Driving. - 2001. No. 4.), capable of running on gas, gasoline, diesel fuel or air, which contains two cylinders of different diameters with valves. These cylinders are connected by channels to a spherical chamber located between them and having inlet and outlet valves. When working in air, the piston in the small cylinder moves downward, sucking in the outside air. Then, when moving upward, the piston compresses the air (cylinder inlet valve is closed, spherical chamber inlet valve is open, exhaust valve is closed). At the end of the compression stroke, the pressure rises to 20 bar. The inlet valve of the spherical chamber is closed, and compressed air is supplied to the chamber under a pressure of 40-50 bar. Then, the exhaust valve of the spherical chamber opens, and this air is directed into a large cylinder, where expansion occurs. After expansion, the exhaust valve of the large cylinder opens, air escapes into the atmosphere.

Недостатком описанной конструкции является то, что для обеспечения высокого давления воздуха, подаваемого в сферическую камеру, необходимо затрачивать значительное количество энергии.A disadvantage of the described construction is that to ensure a high pressure of the air supplied to the spherical chamber, it is necessary to expend a significant amount of energy.

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.Also known is an engine with separate gas-vaporization processes (Rudnev V.V., Kukis BC, Bogdanov A.I. et al.: Certificate for Utility Model RU 27640 U1 7 F 01 K 7 00. Publ. 10.02.03. Bull. 4) , which has a piston engine, including a crankcase with a pump - small cylinder and a working - large cylinder, arranged in a V-shape, in which the pistons - pump - small and working - large, move. A crank mechanism is located in the crankcase and cylinders. The head of the small cylinder contains an inlet valve for supplying the air-fuel mixture from the power system. At the head of the large cylinder is a nozzle for injecting water supplied by the pump from the tank, and an exhaust valve for discharging the gas mixture into the condenser, designed to condense the water and then return it to the tank using the pump. The constant-volume combustion chamber is made separately from the cylinders and is connected to the small cylinder through the inlet valve of the combustion chamber, and to the large cylinder through the exhaust valve of the combustion chamber. A candle is installed in the combustion chamber to ignite the air-fuel mixture.

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. The disadvantages of this design are small specific (per unit mass of the engine and per unit of its working volume) power and significant weight and size indicators, due to the presence of two cylinders.

Данная конструкция двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.This engine design is the closest to the proposed technical essence and is taken as a prototype.

Задачей предложения является повышение удельных (на единицу массы The objective of the proposal is to increase the specific (per unit mass

двигателя и на единицу его рабочего объема) мощностей и снижение массогабаритных показателей двигателя. engine and per unit of its working volume) capacity and reduction of overall dimensions of the engine.

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.The solution to this problem is achieved by the fact that in a heat engine with separated gas vaporization processes, containing a two-stroke piston engine with a crankcase, a rhombic crank mechanism with working and auxiliary pistons installed in one cylinder, and also in the lower part of the cylinder there is a valve for supplying the air-fuel mixture from power systems, and an exhaust valve for discharging a gas-vapor mixture into a condenser designed to condense water and then return it to the tank using a pump CA, there is a constant-volume combustion chamber equipped with inlet and outlet valves and also with a nozzle located in the cylinder head for injecting water supplied by the pump from the tank.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.An analysis of the proposed solution and the known ones allows us to conclude that it meets the patentability conditions of the utility model.

Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство предлагаемого теплового двигателя с разделенными процессами газопарообразования. The proposal is illustrated in the figure (figure 1), which shows the basic structure of the proposed heat engine with separated processes of gas formation.

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 The proposed heat engine with separated gas vaporization processes comprises: a crankcase 1 with a cylinder 2, in which a working piston 3 and an auxiliary piston 4 with a rhombic crank mechanism 5 are installed. The lower part of the cylinder 2 is equipped with a valve 6 for supplying the air-fuel mixture from the power system. The volume of the lower part of the cylinder 2 formed by the working piston 3 and the auxiliary

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.the piston 4 can communicate with the volume of the upper part of the cylinder 2 through a combustion chamber 7 having a constant volume, equipped with inlet 8 and exhaust 9 valves and spark plugs 10. In the cylinder head 11 there is an exhaust valve 17 for discharging the vapor-gas mixture into the condenser 13, intended for condensation water with its subsequent return using a circulation pump 14 to the tank 15, from which the pump 16 delivers water to the nozzle 17 located in the head 11 of the cylinder 2.

Предлагаемый тепловой двигатель с разделенными процессами газопарообразования работает следующим образом.The proposed heat engine with separate gas vaporization processes works as follows.

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.When moving up the auxiliary piston 4 and the working piston 3 as a result of the rarefaction between them in the cylinder 2, air-fuel mixture is supplied from the power supply system through valve 6.

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.After the auxiliary piston 4 reaches its extreme lower position, the valve 6 closes and the volume begins to decrease due to the approach of the working piston 3 and the auxiliary piston 4, which is accompanied by compression of the air-fuel mixture between them.

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 The intake valve 8 of the combustion chamber 7 is opened, and it is filled with compressed air-fuel mixture, after which the intake valve 8 of the combustion chamber 7 is closed, and the air-fuel mixture is ignited using the spark plug 10 and burns in a constant volume. After the working piston 3 reaches its upper extreme position, the exhaust valve 9 of the combustion chamber 7 opens, from where, after complete combustion of the fuel, the resulting hot gases enter the over-piston space of the cylinder

2. Куда через форсунку 17 происходит впрыск воды из бака 15 при помощи насоса 16.2. Where through the nozzle 17 is the injection of water from the tank 15 using the pump 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.The resulting superheated steam expands, producing work. The working piston 3 moves downward, after it has reached its lowest position, the exhaust valve 12 opens to release the vapor-gas mixture into the condenser 13, in which water is condensed and then returned using the circulation pump 14 to the tank 15. The cycle is repeated.

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.Compared with the prototype, the proposed heat engine with separated gas vaporization processes provides an increase in specific (per unit mass of the engine and per unit of its working volume) capacities and a decrease in overall dimensions.

Claims

A heat engine with separate gas-vaporization processes, comprising a two-stroke piston engine with a crankcase, a cylinder and a crank mechanism with a nozzle for injecting water supplied by a pump from the tank and an exhaust valve for discharging a vapor-gas mixture into a condenser designed to condense water from a cylinder its subsequent return to the tank using a pump, characterized in that the cylinder has a working and auxiliary pistons driven by a rhombic crank mechanism, in the lower part of the cylinder there is a valve for supplying the air-fuel mixture from the power system.