| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2099548
Двигуни внутрішнього згоряння ПРАЦЮЄ НА ВОДІ І СПОСІБ ЙОГО РОБОТИ
Ім'я заявника: Кащеєв Володимир Сергійович
Ім'я винахідника: Кащеєв Володимир Сергійович
Ім'я патентовласника: Кащеєв Володимир Сергійович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.11.29
Огляду так само: Технологія реконструкції серійного повітряного поршневого компресора в двигун нового принципу дії, що працює на воді
Використання: в двигунах внутрішнього згоряння.
Суть винаходу: ДВС за першим варіантом виконання включає утворюють камеру згоряння (4), циліндр (1) з головкою (3) і поршень (2), подпоршневую порожнину (5) якого повідомлена з атмосферою. У голівці (3) циліндра розміщені: впускний клапан (6), повідомляє камеру згоряння (4) з атмосферою при русі поршня (2) до НМТ і зворотні клапани (7), що забезпечують випуск в атмосферу продуктів з камери згоряння. Камера згоряння (4) виконана з передкамери (8), в кожній з яких встановлений клапан (9) подання гримучого газу і свічка запалювання (10). Переважно передкамери виконані в бічній стінці циліндра над поршнем при його перебуванні в НМТ. Спосіб роботи двигуна включає повідомлення камери згоряння з атмосферою при русі поршня до НМТ, а й герметизацію камери згоряння, подачу і займання паливної суміші, вироблені при наближенні поршня до НМТ. Як паливної суміші використовують гримучий газ. ДВС за другим варіантом виконання включає камеру згоряння (4), утворену циліндром (1) з головкою (3) і поршнем (2), подпоршневую порожнину (5) якого повідомлена з атмосферою. У голівці (3) розміщені клапан (9) подання паливної суміші і свічка запалювання (10). В боковій стінці циліндра (1) над поршнем при його розташуванні в НМТ встановлені лічильники води (7), що забезпечують випуск продуктів з камери згоряння (4) в атмосферу. Спосіб роботи такого двигуна включає подачу в камеру згоряння паливної суміші і займання її - при наближенні поршня до ВМТ, і випуск через зворотні клапани продуктів з камери згоряння - при наближенні поршня до НМТ. Двигуни працюють по двотактному циклу, причому в двигуні за першим варіантом робочим є хід поршня до ВМТ, в двигуні за другим варіантом робочими є обидва ходу.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винаходи стосуються двигунів внутрішнього згоряння, що використовуються в різних галузях промисловості і представляють собою найбільш масовий тип силових установок.
Відомий двигун внутрішнього згоряння, що включає утворюють камеру згоряння циліндр з головкою і поршень і розміщений в голівці циліндра впускний клапан, що повідомляє камеру згоряння з атмосферою при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої (Двигун внутрішнього згоряння. Пристрій і робота поршневих і комбінованих двигунів. М . Машинобудування, 1990, с. 5, рис. 1, рис. 4, с. 16-18).
Відомо розміщення в голівці циліндра двигуна клапана подачі паливної суміші і свічки запалювання (там же, с. 146-148, рис. 111). Подпоршневую порожнину в відомих двигунах зазвичай знаходиться під атмосферним тиском (там же, с. 66).
Спосіб роботи відомого двигуна включає наступні процеси (там же, с. 16-18, рис. 4):
- впуск, при якому поршень рухається від верхньої мертвої точки до нижньої, а камера згоряння повідомлена з атмосферою;
- стиснення, при якому поршень рухається від нижньої мертвої точки до верхньої, а камера згоряння герметизирована; при наближенні поршня до верхньої мертвої точки в камеру згоряння впорскують паливо і запалюють його;
- згоряння і розширення (робочий хід), при якому поршень рухається від верхньої мертвої точки до нижньої, а камера згоряння герметизирована;
- випуск, при якому поршень рухається від нижньої мертвої точки до верхньої, а камера згоряння повідомлена з атмосферою.
У відомих поршневих двигунах внутрішнього згоряння гази, що утворюються при згорянні палива, тиснуть на поршень, переміщаючи його в циліндрі; поступальне переміщення поршня кривошипно-шатунним механізмом перетвориться в обертання колінчастого вала.
Відомо, що відпрацьовані гази двигунів внутрішнього згоряння є одним з основних факторів забруднення навколишнього середовища і включають оксиди вуглецю, азоту, вуглеводні, альдегіди, свинець і ін. (Див. Там же, с. 34-36).
Справжні винаходи спрямовані на створення екологічно безпечного двигуна внутрішнього згоряння.
Згідно з першим варіантом виконання двигун внутрішнього згоряння включає камеру згоряння, утворену циліндром з головкою і поршнем, подпоршневую порожнину знаходиться під атмосферним тиском, розміщений в голівці циліндра впускний клапан, що повідомляє камеру згоряння з атмосферою при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої, клапан подачі паливної суміші і свічку запалювання і відрізняється тим, що в голівці циліндра встановлений, по крайней мере, один зворотний клапан, що забезпечує випуск в атмосферу продуктів з камери згоряння, а камера згоряння виконана, принаймні, з одного передкамерою, в якій встановлений клапан подачі паливної суміші і свічка запалювання.
Таке виконання забезпечує вихлоп через зворотний клапан продуктів з камери згоряння, різке зниження тиску з утворенням різниці тисків, що діють на поршень.
Відмінність першого варіанту виконання двигуна полягає і в тому, що передкамера виконана в боковій стінці циліндра над поршнем при його розташуванні в нижній мертвій точці.
Таке виконання дозволяє орієнтувати фронт полум'я в напрямку вихлопу продуктів з камери згоряння і отримати більшу розрядження.
Винахід, що відноситься до способу роботи двигуна внутрішнього згоряння, при якому при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої камеру згоряння повідомляють з атмосферою, герметизують камеру згоряння, подають паливну суміш і запалюють її, відрізняється тим, що герметизацію камери згоряння, подачу паливної суміші і займання її здійснюють при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
При такому виконанні операцій забезпечується двухтактная робота двигуна з робочим ходом при русі поршня від нижньої мертвої точки до верхньої.
Відмінність запропонованого способу полягає і в тому, що в якості паливної суміші пропонується використовувати гримучий газ, наприклад, одержуваний електролізом води.
Єдиним з'єднанням, що утворюється в результаті згоряння такої паливної суміші, є вода, а відпрацьовані гази являють собою зволожене повітря.
Другий варіант виконання двигуна внутрішнього згоряння, що включає камеру згоряння, утворену циліндром з головкою і поршнем, подпоршневую порожнину якого знаходиться під атмосферним тиском, і розміщені в головці циліндра клапан подачі паливної суміші і свічку запалювання відрізняється тим, що в бічній стінці циліндра над поршнем при його розташуванні в нижній мертвій точці встановлено, принаймні, один зворотний клапан, що забезпечує випуск продуктів з камери згоряння.
Таке виконання дозволяє використовувати енергію, що виділяється при згорянні паливної суміші, для переміщення поршня з випуском відпрацьованих газів при наближенні поршня до нижньої мертвої точки; при цьому відбувається різке зниження тиску в камері згоряння і її герметизація з утворенням різниці тисків, що діють на поршень.
Винахід, що стосується способу роботи другого варіанта виконання двигуна полягає в тому, що при наближенні поршня до верхньої мертвої точки в камеру згоряння подають паливну суміш і запалюють її, а й виробляють випуск продуктів з камери згоряння і відрізняється тим, що випуск продуктів з камери згоряння здійснюється через зворотний клапан при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
При такому виконанні операцій обидва ходу поршня в циклі є робочими: до нижньої мертвої точки під тиском газів, що діють на поршень з боку камери згоряння; до верхньої мертвої точки під атмосферним тиском, що діє на поршень з боку подпоршневую порожнини.
На фіг. 1 наведено перший варіант виконання двигуна в розрізі; на фіг. 2 другий варіант виконання двигуна внутрішнього згоряння в розрізі.
 |
Перший варіант виконання двигуна внутрішнього згоряння (фіг. 1) включає циліндр 1, в якому розміщений поршень 2, пов'язаний, наприклад, кривошипно-шатунним механізмом з колінчастим валом двигуна (на фіг. 1 не показані).
Циліндр 1 забезпечений головкою 3, що утворює разом зі стінками циліндра 1 і днищем поршня 2 камеру згоряння 4. підпоршневу порожнину 5 повідомлена з атмосферою. У голівці 3 циліндра встановлені: Камера згоряння 4 виконана принаймні з одного передкамерою 8, в якій встановлено приводиться, наприклад, від розподільного вала клапан 9 подачі паливної суміші і свічка запалювання 10. Переважно передкамеру 8 (або передкамери) виконати в боковій стінці циліндра 1 над поршнем при його розташуванні в нижній мертвій точці. Двигун за першим варіантом виконання працює наступним чином. При русі поршня 2 від верхньої мертвої точки до нижньої впускний клапан 6 відкритий і камера згоряння 4 повідомлена з атмосферою. Тиск, що діє на обидві сторони поршня 2, однаково і дорівнює атмосферному. При наближенні поршня 2 до нижньої мертвої точки герметизують камеру згоряння 4, закриваючи впускний клапан 6; через клапани 9 в передкамери 8 подають паливну суміш і запалюють її. Як паливної суміші використовують стехіометричних суміш водню з киснем, так званий гримучий газ. |
При згорянні паливної суміші різко підвищується тиск в камері згоряння 4; цим тиском відкриваються встановлені в голівці 3 циліндра зворотні клапани 7 і відбувається вихлоп в атмосферу продуктів з камери згоряння. Тиск в камері згоряння 4 різко знижується і зворотні клапани 7 закриваються, герметизируя камеру згоряння 4.
Поршень 2 атмосферним тиском, що діє з боку подпоршневую порожнини 5, переміщається від нижньої мертвої точки до верхньої, здійснюючи робочий хід.
Після досягнення поршнем 2 верхньої мертвої точки відкривається впускний клапан 6 і цикл повторюється.
Спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння за першим варіантом виконання полягає в:
- повідомленні камери згоряння з атмосферою при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої;
- герметизації камери згоряння, подачі паливної суміші і займання її при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
Хід поршня від нижньої мертвої точки до верхньої є робочим ходом і здійснюється під дією атмосферного тиску з боку подпоршневую порожнини 5.
 |
Другий варіант виконання двигуна (фіг. 2, однакові елементи двигуна позначені тими ж позиціями) включає циліндр 1 з поршнем 2, що утворюють разом з головкою 3 циліндра камеру згоряння 4. підпоршневу порожнину 5 повідомлена з атмосферою. У голівці 3 циліндра розміщені клапан 9 подачі паливної суміші і свічка запалювання 10. В боковій стінці циліндра 1 вище поршня, коли він знаходиться в нижній мертвій точці, встановлений, по крайней мере, один зворотний клапан 7, що забезпечує вихлоп з камери згоряння 4 продуктів при наближенні поршня до нижньої мертвої точки. |
ПРАЦЮЄ ЗАПРОПОНОВАНИЙ ДВИГУН наступним чином
При наближенні поршня 2 до верхньої мертвої точки в камеру згоряння 4 через клапан 9, що приводиться, наприклад, від розподільного вала, подають паливну суміш гримучий газ, і запалюють його. Тиск в камері згоряння різко зростає і, впливаючи на поршень 2, переміщує його до нижньої мертвої точки. При наближенні поршня до нижньої мертвої точки в зону підвищеного тиску потрапляє зворотний клапан 7, через який відбувається вихлоп продуктів з камери згоряння з різким пониженням тиску в ній нижче атмосферного. Відпрацьовані гази паливної суміші, що представляють собою водяну пару і залишаються в камері згоряння, конденсуються, знижуючи абсолютну величину тиску в камері згоряння і поршень під тиском, що діє з боку подпоршневую порожнини 5, переміщається від нижньої мертвої точки до верхньої. Потім цикл повторюється.
Спосіб роботи двигуна за другим варіантом виконання полягає в:
- подачі паливної суміші в камеру згоряння і запаленні суміші при наближенні поршня до верхньої мертвої точки;
- випуску продуктів з камери згоряння через зворотний клапан при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
Таким чином, двигун за другим варіантом виконання працює по двотактному циклу, причому обидва такту є робочими:
- при русі поршня до нижньої мертвої точки за рахунок використання енергії, одержуваної від спалювання паливної суміші;
- при русі поршня до верхньої мертвої точки за рахунок використання атмосферного тиску.
Якщо у відомих двигунах внутрішнього згоряння енергія, що отримується при спалюванні палива, повинна забезпечити додаток до поршня з боку камери згоряння сил, достатніх для подолання інерції поступально і обертально рухомих частин, тертя і корисного опору споживача енергії, то в пропонованому двигуні за першим варіантом виконання енергія палива витрачається на евакуацію продуктів з камери згоряння; переміщення поршня при робочому ході і робота проти основних сил опору виконується атмосферним тиском, що діє з боку подпоршневую порожнини.
Зрозуміло, що енерговитрати при цьому будуть незрівнянно нижче енерговитрат у відомих двигунах внутрішнього згоряння.
У двигуні за другим варіантом виконання переслідується мета домогтися циклу, в якому перший такт здійснювався б як робочий хід в двигуні традиційної конструкції, а другий з використанням атмосферного тиску, в Відповідно до основної ідеї двигуна за першим варіантом виконання.
Викидаються з камери згоряння продукти являють собою:
- в двигуні за першим варіантом виконання зволожене повітря;
- в двигуні за другим варіантом виконання воду і її пари.
Відносно низька теплова водневого палива дозволяє зняти дуже високі вимоги до матеріалів деталей двигуна, спростити конструкції основних деталей поршневої групи, механізму газорозподілу, системи охолодження і т.д.
Зрозуміло, що отримання паливної суміші для силової установки транспортного засобу з пропонованим двигуном внутрішнього згоряння може здійснюватися електролізом води в електролізері, встановленому на цьому транспортному засобі.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Двигун внутрішнього згоряння, що включає утворюють камеру згоряння циліндр з головкою і поршень, подпоршневую порожнину якого знаходиться під атмосферним тиском, розміщений в голівці циліндра впускний клапан, що повідомляє камеру згоряння з атмосферою при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої, клапан подачі паливної суміші і свічку запалювання, що відрізняється тим, що в голівці циліндра встановлений принаймні один зворотний клапан, що забезпечує випуск в атмосферу продуктів з камери згоряння, а камера згоряння виконана принаймні з одного передкамерою, в якій встановлений клапан подачі паливної суміші і свічка запалювання.
Двигун по п. 1, який відрізняється тим, що передкамера виконана в боковій стінці циліндра над поршнем при його розташуванні в нижній мертвій точці.
Спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння, при якому при русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої камеру згоряння повідомляють з атмосферою, герметизують камеру згоряння, подають паливну суміш і запалюють її, що відрізняється тим, що герметизацію камери згоряння, подачу паливної суміші і її займання здійснюють при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що в якості паливної суміші використовують гримучий газ.
Двигун внутрішнього згоряння, що включає камеру згоряння, утворену циліндром з головкою і поршнем, подпоршневую порожнину якого знаходиться під атмосферним тиском, розміщені в головці циліндра клапан подачі паливної суміші і свічку запалювання, що відрізняється тим, що в бічній стінці циліндра над поршнем при його розташуванні в нижній мертвій точці встановлено принаймні один зворотний клапан, що забезпечує випуск продуктів з камери згоряння.
Спосіб роботи двигуна внутрішнього згоряння, при якому при наближенні поршня до верхньої мертвої точки в камеру згоряння подають паливну суміш і запалюють її, а й виробляють випуск продуктів з камери згоряння, що відрізняється тим, що випуск продуктів з камери згоряння здійснюють через зворотний клапан при наближенні поршня до нижньої мертвої точки.
Версія для друку
Автор: Кащеєв Володимир Сергійович
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 08.03.2005гг
Версія для друку
Дата публікації 07.11.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.