RU60141U1 - Двигатель внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания с возвратноступительным движением поршней предназначенным для преобразовании энергии сгорания топлива в энергию потока жидкости, а энергия жидкости в механическую энергию ведомого звена, в нашем варианте привод генератора переменного тока. Технический результат заявляемого двигателя внутреннего сгорания, более высоким КПД, показателями по экономичности, надежности и долговечности за счет отсутствия вращающихся частей, «низких оборотов» и других предлагаемых выше технических решений, а КПД гидротурбины составляет 96-98% достигается следующими признаками конструкции двигателя: Технический результат заявляемого двигателя внутреннего сгорания достигается тем, что по сравнению с принятым за прототип двигателем внутреннего сгорания, содержащим, по меньшей мере, два цилиндра, частично заполненных жидкостью, системы питания, зажигания и газообмена, при этом полость камеры сгорания над жидкостью в цилиндре через впускной клапан сообщена с источником сжатого воздуха, а нижняя часть цилиндра сообщена с гидравлическим приводом выходного вала, причем привод выходного вала выполнен в виде, по меньшей мере, одной гидротурбины, размещенной на выходном валу или соединенным с ним посредством приводного механизма, в заявляемой полезной модели, каждый цилиндр двигателя снабжен штоком, установленным через сальник и отверстие в перегородке, расположенной в центральной части цилиндров, со смонтированными на нем рабочим поршнем и, расположенным соостно с рабочим поршнем, нагнетающим воздушным поршнем, при этом упомянутая заполненная жидкостью полость расположена между нижней поверхностью рабочего поршня и упомянутой перегородкой, а каждый цилиндр снабжен дополнительной воздушной полостью, размещенной между перегородкой и основанием цилиндра, причем дополнительная воздушная полость с одной стороны каждого цилиндра через нагнетающий клапан, воздушный трубопровод и фильтр-осушитель соединена с упомянутым ресивером, а с другой стороны каждого цилиндра через воздушный трубопровод с всасывающими воздушными клапанами соединена с всасывающим воздушным фильтром, при этом ресивер выполнен с возможностью его заполнения воздухом через клапана нагнетания и воздушные трубопроводы при движения нагнетающих воздушных поршней в каждом цилиндре вверх и вниз и с возможностью продувки камеры сгорания и воздушных полостей при движении нагнетающих воздушных поршней вниз, причем упомянутый привод выходного вала содержит генератора переменного тока, размещенного на валу с одной стороны от упомянутой гидротурбины и закрепленного к ней посредством мягкой муфты и

жестко закрепленную на валу с другой стороны от гидротурбины газовую турбину, причем двигатель снабжен пневмоцилиндрами, расположенными в верхней части на головки двигателя, пневмораспределителями. выполненными с возможностью управления пневмоцилиндрами, датчиком положения ВП1, ВП2, ВП3 правого цилиндра и датчиком положения ВП1, ВП2, ВП3 левого цилиндра, выключателями положения, контролером, блоком индикации и диагностики и обратной связью по току, связывающей контролер с упомянутым генератором переменного тока и с потребитеяем электроэнергии, при этом упомянутые пневмоцилиндры выполнены с возможностью управления упомянутыми впускными и выпускными клапанами, перекрывающими отверстия впускного и выпускного патрубков, а упомянутые датчики положения ВП1, ВП2, ВП3 правого и левого цилиндра, выполнены с возможностью обеспечения регулировки степенью сжатия и объемом двигателя внутреннего сгорания, причем упомянутый контролер выполнен с возможностью взаимодействия с упомянутыми системами питания, зажигания и газообмена, в том числе с возможностью взаимодействия с пневмоцилиндрами, пневмораспределителями, датчиком положения ВП1, ВП2, ВП3 правого цилиндра и датчиком положения ВП1, ВП2, ВП3 левого цилиндра, выключателями положения, блоком индикации и диагностики и обратной связью по току, при этом контролер выполнен с возможностью получения информации от датчика положения ВП1, ВП2, ВП3 правого цилиндра и от датчика положения ВП1, ВП2, ВП3 левого цилиндра и управления процессом увеличения или уменьшения подачи топлива в камеру сгорания посредством увеличения или уменьшения времени открытия форсунки, и с возможностью управления процессом работы двигателя и, в том числе, управления исполнительными механизмами, включающими гидротурбину и газовую турбину и управления через блок индикации н диагностики и обратную связь по току, упомянутым генератором переменного тока, связанным с потребителем электроэнергии.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания с возвратноступительным движением поршней предназначенным для преобразовании энергии сгорания топлива в энергию потока жидкости, а энергия жидкости в механическую энергию ведомного звена, в нашем варианте привод генератора переменного тока.

Из известных аналогов уровня техники известны двигатели внутреннего сгорания с гидравлическим приводом выходного вала, содержащие по меньшей мере два цилиндра, частично заполненные жидкостью, систему питания, зажигания и газообмена, при этом полость камеры сгорания над жидкостью в цилиндре через впускной клапан, смеситель и пневмокран, сообщена с источником сжатого воздуха, а нижняя часть цилиндра связана с гидравлическим приводом выходного вала (пат. Великобритании №13808739, кл. F 02 В 75/32, 1975).

Недостатком известных двигателей внутреннего сгорания является то, что в качестве гидравлического привода выходного вала здесь используется кривошипно-шатунный механизм, служащий для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движение коленчатого и связанного с ним выходного вала. Кривошипно-шатунный механизм содержит стандартный набор деталей известных двигателей внутреннего сгорания (ДВС); цилиндры, поршни, кольца, втулки, пальцы и коленчатый вал. При работе двигателя значительная часть энергии затрачивается на преодоление трения между этими деталями, в результате чего величина механического КПД в ДВС нее превышает 35%. Кроме того, обилие подвижных и трущихся частей требует повышенных затрат на эксплуатацию двигателя, его техническое обслуживание и ремонт.

В конечном счете, указанные недостатки являются основной причиной невысоких показателей ДВС по экономичности, надежности и моторесурсу.

Наиболее близким по количеству существенных признаков - прототипом, может быть принято изобретение «Двигатель внутреннего сгорания», содержащий по меньшей мере два цилиндра, частично заполненных жидкостью, системы питания, зажигания и газообмена, при этом полость камеры сгорания над жидкостью в цилиндре через впускной клапан сообщена с источником сжатого воздуха - ресивером, а нижняя часть цилиндра сообщена с гидравлическим приводом выходного вала, причем привод выходного вала выполнен в виде, по меньшей мере, двух гидротурбин, размещенных на выходном валу или соединенным с ним посредством приводного механизма и снабженной индивидуальными входным и выходным патрубками, при этом каждая гидротурбина своим входным патрубком подключена к индивидуальному цилиндру посредством управляемого запорного элемента, а своим выходным патрубком подключена к другому цилиндру посредством обратного клапана (RU 2006622, кл. F 02 В 75/32, выданный по заявке №5035789/06 от 03.04.92, автором, заявителем и патентообладателем которой является Примов Геннадий Павлович, опубликованный

30.01.94 в Бюллетене №2).

Недостатком принятого за прототип двигателя внутреннего сгорания является невысокие показатели ДВС по экономичности, надежности и моторесурсу.

Технический результат заявляемого двигателя внутреннего сгорания, является более высоким КПД, лучшие показатели по экономичности, надежности и долговечности за счет отсутствия вращающихся частей, «низких оборотов» и других предлагаемых выше технических решений, а КПД гидротурбины составляет 96-98%.

Технический результат заявляемого двигателя внутреннего сгорания достигается тем, что по сравнению с двигателем внутреннего сгорания принятым за прототип, содержащим, по меньшей мере, два цилиндра, частично заполненных жидкостью, системы питания, зажигания и газообмена, при этом полость камеры сгорания над жидкостью в цилиндре через впускной клапан сообщена с источником сжатого воздуха - ресивером, а нижняя часть цилиндра сообщена с гидравлическим приводом выходного вала, причем привод выходного вала выполнен в виде, по меньшей мере, одной гидротурбины, размещенном на выходном валу или соединенным с ним посредством приводного механизма, в заявляемой полезной модели каждый цилиндр двигателя снабжен штоком, установленным через сальник в перегородке, расположенной в центральной части цилиндров, со смонтированными на нем рабочим поршнем и, расположенным соосно с рабочим поршнем, нагнетающим воздушным поршнем, при этом упомянутая заполненная жидкостью полость расположена между нижней поверхностью рабочего поршня и упомянутой перегородкой, а каждый цилиндр снабжен дополнительной воздушной полостью, размещенной между перегородкой и основанием цилиндра, причем дополнительная воздушная полость с одной стороны каждого цилиндра через нагнетающий клапан, воздушный трубопровод и фильтр-осушитель соединена с упомянутым ресивером, а с другой стороны каждого цилиндра через воздушный трубопровод с всасывающими воздушными клапанами соединена с всасывающим воздушным фильтром, при этом ресивер выполнен с возможностью его заполнения воздухом через клапана нагнетания и воздушные трубопроводы при движения нагнетающих воздушных поршней в каждом цилиндре вверх и вниз и с возможностью продувки камеры сгорания и воздушных полостей при движении нагнетающих воздушных поршней вниз, причем упомянутый привод выходного вала содержит генератора переменного тока, размещенного на валу с одной стороны от упомянутой гидротурбины и закрепленного к ней посредством мягкой муфты и жестко закрепленную на валу с другой стороны от гидротурбины газовую турбину, причем двигатель снабжен пневмоцилиндрами, распложенными в верхней части на головки двигателя, пневмораспределителями, выполненными с возможностью управления пневмоцилиндрами, выключателями положения ВП1, ВП2, ВП3 правого цилиндра и выключателями положения ВП1, ВП2, ВП3 левого цилиндра, контролером, блоком индикации и диагностики и обратной связью по току, связывающей контролер с упомянутым генератором переменного тока и с потребителем электроэнергии, при этом упомянутые пневмоцилиндры выполнены

с возможностью управления упомянутыми впускными и выпускными клапанами, перекрывающими отверстия впускного и выпускного патрубков, а упомянутые выключатели положения ВП1, ВП2, ВП3 правого и левого цилиндров, выполнены с возможностью обеспечения регулировки степенью сжатия и объемом двигателя внутреннего сгорания, причем упомянутый контролер выполнен с возможностью взаимодействия с упомянутыми системами питания, зажигания и газообмена, в том числе с возможностью взаимодействия с пневмоцилиндрами, пневмораспределителями, выключателями положения ВП1, ВП2, ВП3 правого и левого цилиндров, блоком индикации и диагностики и обратной связью по току, при этом контролер выполнен с возможностью получения информации от выключателей положения ВП1, ВП2, ВП3 правого и левого цилиндров и управления процессом увеличения или уменьшения подачи топлива в камеру сгорания посредством увеличения или уменьшения времени открытия форсунки, и с возможностью управления процессом работы двигателя и, в том числе, управления исполнительными механизмами, включающими гидротурбину и газовую турбину и управления через блок индикации и диагностики и обратную связь по току, упомянутым генератором переменного тока, связанным с потребителем электроэнергии.

Полезная модель поясняется чертежами на которых изображены:

Фиг.1. Схематично изображен разрез предлагаемого двигателя внутреннего сгорания.

Фиг.2 Показана работа двигателя 1 по фазам газораспределения.

Фиг.3 Электрическая блок схема двигателя внутреннего сгорания.

Сущность полезной модели двигателя внутреннего сгорания.

Свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания с возвратнопоступательным движением поршней предназначен для преобразования энергии сгорания топлива в энергию потока жидкости, а энергию жидкости в механическую энергию ведомого звена, в нашем варианте привод генератора переменного тока. Предлагаемый свободнопоршневый двигатель внутреннего сгорания 1 (фиг.3) содержит два цилиндра 2 (фиг.1, 2), частично заполненных жидкостью, системы литания, газообмена и системы управления ДВС. Двигатель внутреннего сгорания 1 (фиг.3) содержит форсунку 3 (фиг.1-3), свечу зажигания 4 (фиг.1-3), впускной клапан 5 (фиг.1, 2), выпускной клапан 6 (фиг.1, 2), впускной патрубок 7 (фиг.1, 2), выпускной патрубок 8 (фиг.1, 2), расположенные в камере сгорания 9 (фиг.1, 2). Рабочие поршни 10 (фиг.1, 2) цилиндров 2 (фиг.1, 2) расположены соосно на одном штоке 11 (фиг.1) с нагнетающими воздушными поршнями 12 (фиг.1), разделенными перегородкой 13 (фиг.1). Полость 14 (фиг.1) между нижней поверхностью рабочего поршня 10 (фиг.1) и перегородкой 13 (фиг.1) заполнена гидрожидкостью. Цилиндры 2 (фиг.1) содержат дополнительные воздушные полости 15 (фиг.1), размещенные между перегородкой 13 (фиг.1, 2) и основанием цилиндров 2 (фиг.1). В каждом

цилиндре 2 (фиг.1), внутри дополнительной воздушной полости 15 (фиг.1) размещен нагнетающий воздушный поршень 12 (фиг.1). Герметизация штока 11 (фиг.1) в перегородке 13 (фиг.1) и нижней части нагнетающего воздушного поршня 12 (фиг.1) обеспечивается посредством сальниковых уплотнений (на чертеже не показаны), а рабочие поршни 10 (фиг.1) и нагнетающие воздушные поршни 12 (фиг.1) герметизируются чугунными и резиновыми кольцами (на чертеже не показаны). Камера сгорания 9 (фиг.1), расположенная над рабочим поршнем 10 (фиг.1) в цилиндре 2 (фиг.1), через выпускной клапан 6 (фиг.1, 2) и впускной патрубок 8 (фиг.1, 2), а затем через трубопровод 16 (фиг.1), сообщена с источником сжатого воздуха - ресивером 17 (фиг.1), на котором установлен манометр 18 (фиг.1), определяющий давление воздуха внутри ресивера 17 (фиг.1). Дополнительная воздушная полость 15 (фиг.1) в каждом цилиндре 2 (фиг.1) с одной стороны соединена через клапан нагнетания 19 (фиг.1), воздушный трубопровод 20 (фиг.1) и фильтр-осушитель 21 (фиг.1) с воздушным ресивером 17 (фиг.1), а с другой стороны соединена через воздушный трубопровод 22 (фиг.1) с всасывающими воздушными клапанами 23 (фиг.1) и всасывающим воздушным фильтром 24 (фиг.1). Воздушный ресивер 17 (фиг.1) выполнен с возможностью его заполнения воздухом через клапана нагнетания 19 (фиг.1) каждого цилиндра и воздушные трубопроводы 20 (фиг.1) при движения нагнетающих воздушных поршней 12 (фиг.1) в каждом цилиндре 2 (фиг.1) вверх и вниз и с возможностью продувки камеры сгорания 9 (фиг.1, 2) и воздушных полостей 15 (фиг.1) при движении нагнетающих воздушных поршней 12 (фиг.1) вниз. Полость 14 (фиг.1), расположенная в нижней части под поршневого пространства и заполненная гидрожидкостью, сообщена посредством трубопровода 25 (фиг.3) с гидротурбиной 26 (фиг.1, 3). Привод выходного вала выполнен в виде гидротурбины 26 (фиг.1, 3) и содержит генератора переменного тока 27 (фиг.3), размещенный на валу (на чертеже не показан) с одной стороны от гидротурбины 26 (фиг.1) и закрепленного к ней посредством мягкой муфты 28 (фиг.3) и жестко закрепленную на валу (на чертеже не показан) с другой стороны от гидротурбины 26 (фиг.1, 3) газовую турбину 29 (фиг.3). Для повышения КПД двигателя внутреннего сгорания 1 энергия сгорания топлива на выхлопе направлена на лопатки газовой турбины 29 (фиг.3), которая расположена на валу гидротурбины 26 (фиг.1, 3). Кроме того, энергия потока воздуха после продувки двигателя внутреннего сгорания 1 (фиг.3), также направлена на лопатки (на чертеже не показаны) газовой турбины 29 (фиг.3). Смешивание отработанных газов с воздухом продувки резко снижает температуру газового потока направленного на лопатки газовой турбины 29 (фиг.3) и стабилизирует частоту оборотов вращения гидротурбины 26 (фиг.1, 3) при переходе рабочих поршней 10 через верхнюю мертвую точку (ВМТ) и нижнюю мертвую точку (НМТ) (фиг.2). Двигатель внутреннего сгорания 1 (фиг.3) снабжен пневмоцилиндрами 30 (фиг.3), расположенными в верхней части на головки двигателя внутреннего сгорания 1 (фиг.3), и выполненными с возможностью управления впускными клапанами 5 (фиг.1, 2) и выпускными клапанами 6 (фиг.1, 2), перемывающими отверстия

впускного патрубка 7 (фиг.1, 2) и выпускного патрубка 8 (фиг.1, 2). Двигатель внутреннего сгорания 1 (фиг.1) снабжен также пневмораспределителями 31 (фиг.3), выполненными с возможностью управления пневмоцилиндрами 30 (фиг.3), выключателями положения 32 (фиг.3) ВП1, ВП2, ВП3 правого цилиндра 2 (фиг.1, 2) и выключателями положения 33 (фиг.3) ВП1, ВП2, ВП3 левого цилиндра 2 (фиг.1, 2), контролером 35 (фиг.3). Выключатели положения 32 и 33 (фиг.3) - ВП1 правого и левого цилиндров 2 (фиг.1, 2) расположены в верхней мертвой точки (ВМТ) поршней 10 (фиг.1, 2) цилиндров 2 (фиг.1, 2), выключатели положения 32 (фиг.3) - ВП2 правого и левого цилиндров 2 (фиг.1, 2) расположены в средней части поршней 10 (фиг.1, 2) цилиндров 2 (фиг.1, 2), а выключатели положения 32 и 33 (фиг.3) - ВП3 правого и левого цилиндров 2 (фиг.1, 2) расположены в нижней мертвой точки (ВМТ) поршней 10 (фиг.1, 2) цилиндров (фиг.1, 2). Перемещением выключателей положения 32 (фиг.3) правого цилиндра 2 (фиг.1) и выключателями положения 33 (фиг.3) левого цилиндра 2 (фиг.1) обеспечивается регулировка степенью сжатия и объемом двигателя внутреннего сгорания 1 (фиг.1). Регулировка степени сжатия осуществляется выключателем положения (ВП1). Перемещая ВП1 вверх степень сжатия увеличивается, а вниз - степень сжатия уменьшается. Двигатель внутреннего сгорания 1 (фиг.3) содержит также блок индикации и диагностики 36 (фиг.3), катушку зажигания 37 (фиг.3), реле давления воздуха 38 (фиг.3), датчик уровня гидрожидкости 39 (фиг.3), датчик температуры двигателя 40 (фиг.3), установленный в рубашке охлаждения двигателя 1 (фиг.3), аккумулятор и зарядным устройством 41 (фиг.3). Контролер 35 (фиг.3) выполнен с возможностью взаимодействия с системами питания, зажигания и газообмена, включающими взаимодействие с блоком индикации и диагностики 36 (фиг.3), с катушкой зажигания 37 (фиг.3) и свечей зажигания 4 (фиг.1, 3) системы зажигания, с реле давления воздуха 38 (фиг.3), датчиком уровня гидрожидкости 39 (фиг.3), с форсункой 3 (фиг.1, 3), датчиком температуры двигателя 40 (фиг.3), гидротурбиной 26 (фиг.3) и газовой турбиной 29 (фиг.3), аккумулятором и зарядным устройством 41 (фиг.3), связанным с генератором переменного тока 27 (фиг.3) и обратной связью по току 42 (фиг.3) связывает контролер 35 (фиг.3) с генератором переменного тока 27 (фиг.3) и с потребителем электроэнергии 43 (фиг.3). Контролер 35 (фиг.3) выполнен с возможностью взаимодействия с пневмоцилиндрами 30 (фиг.3) и пневмораспределителями 31 (фиг.3) и выключателями положения 32 (фиг.3) ВП1, ВП2, ВП3 правого цилиндра 2 (фиг.1) и выключателями положения 33 (фиг.3) ВП1, ВП2, ВП3 левого цилиндра 2 (фиг.1). Контролер 35 (фиг.3) является центральным устройством системы управления двигателя внутреннего сгорания 1 (фиг.3). Он получает информацию от выключателей положения 32 (фиг.3) ВП1, ВП2, ВП3 правого цилиндра 2 (фиг.1) и от выключателей положения 33 (фиг.3) ВП1, ВП2, ВП3 левого цилиндра 2 (фиг.1) и управляет исполнительными механизмами и процессом работы двигателя 1 (фиг.3) и, в том числе, управляет процессом увеличения или уменьшения подачи топлива в камеру сгорания 9 (фиг.1) посредством увеличения или уменьшения

времени открытия форсунки 3 (фиг.1). Контролер 35 (фиг.3) выполнен с возможностью управления процессом работы двигателя 1 (фиг.3), в том числе, управления исполнительными механизмами, включающими гидротурбину 26 (1, 3) и газовую турбину 29 (фиг.3) и управлении через блок индикации и диагностики 36 (фиг.3) и обратную связь по току 42 (фиг.3), генератором переменного тока 27 (фиг.3), связанным с потребителем электроэнергии 43 (фиг.3).

Работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

Свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания с возвратнопоступительным движением поршней предназначен для преобразовании энергии сгорания топлива в энергию потока жидкости, а энергия жидкости в механическую энергию ведомого звена, в нашем варианте привод генератора переменного тока 27. Первоначально ресивер 17 заполнен воздухом от автомобильного насоса (на чертеже не показан), а гидросистема жидкостью. Поршень 10 левого цилиндра 2 (фиг.1) и правого цилиндров 2 установлены в исходное положение, то есть поршень 10 левого цилиндра 2 установлен у нижней мертвой точки (НМТ) (фиг.2), а поршень 10 правого цилиндра 2 у верхней мертвой точки (ВМТ) (фиг.2). Если поршень 10 левого цилиндра 2 (фиг.1) и правого цилиндров 2 не установлены в исходное положение, то устанавливаем в исходное положение посредством кнопки «Исходное» (на чертеже не показана), при этом открывается клапан 6 и закрывается клапан 5 левого цилиндра 2. Под давлением воздуха поступающего из ресивера 17 через клапан 6 поршень 10 правого цилиндра 2 опускается вниз, а поршень 10 левого цилиндра 2 поднимается вверх. Отпускаем кнопку «Исходное» (на чертеже не показана), затем нажимаем кнопку «Пуск» - отключаем выключатель положения 33 ВП-1 левого цилиндра 2, включается клапан 5 левого цилиндра 2, форсунка F 13 (фиг.1), затем опускаем кнопку «Пуск» - отключаются форсунка F 13 (фиг.1) и клапан 5. Включается свеча зажигания 4 левого цилиндра 2 - происходит воспламенение топливной смеси, под давлением энергии сгорания газов поршень 10 левого цилиндра 2 совершает рабочий ход, перемещаясь вниз. Выключатель положения 33 ВП-2 левого цилиндра 2 и выключатель положения 32 ВП-2 правого цилиндра 2 при движении вниз отключены и работают только при движении вверх. Под действием газов сгорания на поршень 10 левого цилиндра 2 жидкость из под поршневого пространства 14 по трубопроводу 25 поступает в гидротурбину 26 и давит на лопатки (на чертеже не показаны) гидротурбины 26, тем самым приводит вал (на чертеже не показан) гидротурбины 26 во вращения, а отработанная жидкость поднимает поршень 10 правого цилиндра 2 вверх, достигнут нижней мертвой точки (НМТ) поршень 10 левого цилиндра через выключатель положения 33 ВП-3 левого цилиндра 2 и выключатель положения 32 ВП-1 правого цилиндра 2 открывается клапан 5 левого цилиндра 2, происходит выхлоп отработанных газов через патрубок 7 левого цилиндра 2, энергия которых, а далее и энергия воздуха после продувки и охлаждения, воздействует на лопатки (на чертеже не показаны) газовой турбины, приводит вал газовой турбины 29

во вращение, чем повышает КПД двигателя внутреннего сгорания 1 стабилизацию оборотов двигателя 1 при переходе поршней 10 через верхнюю мертвую точку (ВМТ) и нижнюю мертвую точку (НМТ). Поршень 10 правого цилиндра 2 достигает выключатель положения 32 ВП-2 и включается клапан 6, и клапан 5 правого цилиндра 2, происходит продувка и охлаждение камеры сгорания 9, затем отключается клапан 5, правого цилиндра 2, включается форсунка F 23 (фиг.1), отключается клапан 6, включается свеча зажигания 4, происходит воспламенение топливной смеси, далее совершается рабочий ход правого цилиндра 2. Достигнув ВП-3 правый цилиндр 2 происходит выхлоп через открытый клапан 5 и патрубок 7 правого цилиндра 2. В дальнейшем все процессы повторяются в правом и левом цилиндрах 2 в противофазе. При движении поршня 10 вниз от верхней мертвой точки (ВМТ):

ВП1 - закрывает всасывающий клапан и включает зажигание.

ВП2 - при движении поршня вниз отключен.

ВП3 - открывает выхлопной клапан.

При движении поршня 10 вверх от нижней мертвой точки (НМТ):

ВП3 - открывает выхлопной клапан.

ВП2 - открывает всасывающий клапан, идет продувка, затем наполнение воздухом и топливом, далее ВП2 закрывает выхлопной клапан.

ВП1 - закрывает всасывающий клапан и включает зажигание.

На фиг.2 показана работа двигателя 1 по фазам газораспределения.

на фиг.2.1 осуществляется наполнение воздухом камеры сгорания 9 и впрыск топлива.

на фиг.2.2 осуществляется воспламенение и рабочий ход.

на фиг.2.3 осуществляется выпуск отработанных газов с камеры сгорания 9.

на фиг.2.4 осуществляется продувка камеры сгорания 9.

Поршни левого цилиндра (верхние) показаны на фиг.1, расположены на одном штоке соосно с поршнями 12, расположенными ниже и служат для нагнетания воздуха через клапаны 19 в ресивер 17. Воздух служит для продувки, наполнения и охлаждения камеры сгорания 9, а также для привода клапанов 5, 6 посредством пневмоцилиндров 30, которые обладают быстродействием и большой надежностью. Для возможности регулирования степенью сжатия и объемом двигателя 1 без изменения конструкций двигателя 1 в предлагаемом варианте применяются датчики положений 32, 33, перемещением их вверх или вниз и происходит регулировка, что позволяет применить любой вид топлива, в том числе и водород. В предлагаемом варианте, в связке двигателя внутреннего сгорания, гидротурбина 26, на валу которой с одной стороны смонтирована газовая турбина 29, а на другом конце вала через мягкую муфту 28 установлен генератор переменного тока 27.

Воздух нагнетаемый воздушных поршнями 10 при движении вверх или вниз через клапаны нагнетания 19 поступает в ресивер 17, который служит емкостью необходимого запаса воздуха. А предлагаемая обратная связь по току 42 обеспечивает наиболее экономичный режим работы ДВС. Применение нагнетания

воздуха под регулируемым давлением достигается повышение КПД ДВС и снижение токсичности выхлопных газов. Управление клапанами 5, 6 производиться посредством пневмоцилиндров 30 и пневмораспределителей 31 вместо распределительного вала. Количество подавляемого топлива регулируется временем между включения и выключения форсунок 3, а контроллер 35 является центральным устройством системы управления ДВС, получают информацию от выключателей положения 32, 33 и управляет исполнительными механизмами, обеспечивая оптимальную работу двигателя. Предлагаемый ДВС обладает более высоким КПД, показателями по экономичности, надежности и долговечности за счет отсутствия вращающихся частей, «низких оборотов» и других предлагаемых выше технических решений, а КПД гидротурбины составляет 96-98%.

Технический результат заявляемого двигателя внутреннего сгорания, более высокими КПД, показателями по экономичности, надежности и долговечности за счет отсутствия вращающихся частей, «низких оборотов» и других предлагаемых выше технических решений и достигается следующими признаками конструкции двигателя:

1. Ha одном штоке расположены и рабочие поршни и поршни нагнетания воздуха в ресивер.

2. Применение выключателей положения для управления процессом работы ДВС, а также регулирования степенью сжатия объемом двигателя.

3. Применение пневмоцилиндров и пневмораспределителей для управления клапанами вместо распределительного вала, в конструкциях механических двигателей.

4. Применение воздуха для интенсивной продувки и охлаждения камеры сгорания, а также для нагнетания воздуха, т.е. "Турбонадув".

5. Применение электрической обратной связи от нагрузки потребления электрической энергии.

6. Для повышения КПД ДВС энергия сгорания топлива на выхлопе направлена на лопатки газовой турбины, которая расположена на оси гидротурбины, кроме этого, энергия потока воздуха после продувки ДВС также направлена на лопатки газовой турбины. Смешивание отработанных газов с воздухом продувки резко снижает температуру газового потока, направленного на лопатки турбины, а также, газовый поток, направленный на лопатки турбины, стабилизирует частоту вращения гидротурбины при переходе рабочих поршней через ВМТ и НМТ.

Claims (1)

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, два цилиндра, частично заполненных жидкостью, системы питания, зажигания и газообмена, при этом полость камеры сгорания над жидкостью в цилиндре через впускной клапан сообщена с источником сжатого воздуха - ресивером, а нижняя часть цилиндра сообщена с гидравлическим приводом выходного вала, причем привод выходного вала выполнен в виде, по меньшей мере, одной гидротурбины, размещенной на выходном валу или соединенной с ним посредством приводного механизма, отличающийся тем, что каждый цилиндр двигателя снабжен штоком, установленным через сальник и отверстие в перегородке, расположенной в центральной части цилиндров, со смонтированными на нем рабочим поршнем и, расположенным соосно с рабочим поршнем, нагнетающим воздушным поршнем, при этом упомянутая заполненная жидкостью полость расположена между нижней поверхностью рабочего поршня и упомянутой перегородкой, а каждый цилиндр снабжен дополнительной воздушной полостью, размещенной между перегородкой и основанием цилиндра, причем дополнительная воздушная полость с одной стороны каждого цилиндра через нагнетающий клапан, воздушный трубопровод и фильтр-осушитель соединена с упомянутым ресивером, а с другой стороны каждого цилиндра через воздушный трубопровод с всасывающими воздушными клапанами соединена с всасывающим воздушным фильтром, при этом ресивер выполнен с возможностью его заполнения воздухом через клапана нагнетания и воздушные трубопроводы при движении нагнетающих воздушных поршней в каждом цилиндре вверх и вниз и с возможностью продувки камеры сгорания и воздушных полостей при движении нагнетающих воздушных поршней вниз, причем упомянутый привод выходного вала содержит генератор переменного тока, размещенного на валу с одной стороны от упомянутой гидротурбины и закрепленный к ней посредством мягкой муфты и жестко закрепленную на валу с другой стороны от гидротурбины газовую турбину, причем двигатель снабжен пневмоцилиндрами, расположенными в верхней части на головке двигателя, пневмораспределителями, выполненными с возможностью управления пневмоцилиндрами, выключателями положения ВП1, ВП2, ВП3 правого цилиндра и выключателями положения ВП1, ВП2, ВП3 левого цилиндра, контролером, блоком индикации и диагностики и обратной связью по току, связывающей контролер с упомянутым генератором переменного тока и с потребителем электроэнергии, при этом упомянутые пневмоцилиндры выполнены с возможностью управления упомянутыми впускными и выпускными клапанами, перекрывающими отверстия впускного и выпускного патрубков, а упомянутые выключатели положения ВП1, ВП2, ВП3 правого и левого цилиндров, выполнены с возможностью обеспечения регулировки степени сжатия и объема двигателя внутреннего сгорания, причем упомянутый контролер выполнен с возможностью взаимодействия с упомянутыми системами питания, зажигания и газообмена, в том числе с возможностью взаимодействия с пневмоцилиндрами, пневмораспределителями, выключателями положения ВП1, ВП2, ВП3 правого и левого цилиндров, блоком индикации и диагностики и обратной связью по току, при этом контролер выполнен с возможностью получения информации от выключателей положения ВП1, ВП2, ВП3 правого и левого цилиндров и управления процессом увеличения или уменьшения подачи топлива в камеру сгорания посредством увеличения или уменьшения времени открытия форсунки, и с возможностью управления процессом работы двигателя и, в том числе, управления исполнительными механизмами, включающими гидротурбину и газовую турбину и управления через блок индикации и диагностики и обратную связь по току, упомянутым генератором переменного тока, связанным с потребителем электроэнергии.