четырехтактный комбинированный двигатель

Формула изобретения

1. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий основной цилиндр с поршнем, кривошипно-шатунный механизм, впускной патрубок с клапаном, выпускной коллектор с клапаном, устройства для составления горючей смеси и ее воспламенения, глушитель, а так же устройство для впрыскивания воды в цилиндр, отличающийся тем, что он содержит дополнительный цилиндр с поршнем, диаметр которого больше диаметра поршня основного цилиндра, дополнительный впускной патрубок и выпускной патрубок с клапаном, при этом дополнительный впускной патрубок соединен с выпускным коллектором основного цилиндра, выпускной патрубок соединен с глушителем, а поршень дополнительного цилиндра и выпускной клапан связаны с кривошипно-шатунным механизмом, причем поршень в дополнительном цилиндре двигается в противофазе с поршнем в основном цилиндре, а клапан выпускного патрубка открывается, когда поршень в дополнительном цилиндре движется от нижней к верхней мертвой точке, при этом впрыск воды в основной цилиндр производится на такте выхлопа основного цилиндра.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он состоит из четного числа основных цилиндров, каждая пара которых содержит один дополнительный цилиндр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к моторостроению, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания.

Известен комбинированный шеститактный двигатель внутреннего сгорания, в котором к основным тактам (всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп) добавлены еще два такта: впрыскивание воды в камеру сгорания и дополнительный рабочий ход уже за счет давления водяного пара (Комбинированный двигатель. Журнал «Наука и техника», 1974, №5, с.44, Москва, издательство ВЦСПС, Профиздат).

Недостатком известного способа является использование теплоты только за счет температуры поверхности камеры сгорания, теплота же горючих газов теряется при выхлопе.

Расчеты показывают, что эти потери значительны. Действительно, при объеме цилиндра 1,5 литра и 5600 оборотах в минуту развиваемая двигателем механическая мощность составляет 70 кВт. Температура выходящих газов при этом достигает 400-450°С.

Как показывают расчеты, при этих условиях тепловая мощность уходящих газов составляет не менее 30 кВт. Это является одним из факторов, снижающих КПД двигателей внутреннего сгорания до 30-45%.

Технической задачей изобретения является повышение КПД двигателей за счет использования теплоты уходящих из цилиндра газов.

Эта задача решается за счет того, что четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий основной цилиндр с поршнем, кривошипно-шатунный механизм, впускной патрубок с клапаном, выпускной коллектор с клапаном, устройства для составления горючей смеси и ее воспламенения, глушитель, а также устройство для впрыскивания воды в цилиндр, согласно изобретению содержит дополнительный цилиндр с поршнем, диаметр которого больше диаметра основного цилиндра, дополнительный впускной патрубок и выпускной патрубок с клапаном, при этом дополнительный впускной патрубок соединен с выпускным коллектором основного цилиндра, выпускной патрубок соединен с глушителем, а поршень дополнительного цилиндра и выпускной клапан связаны с кривошипно-шатунным механизмом, причем поршень в дополнительном цилиндре двигается в противофазе с поршнем в основном цилиндре, а клапан выпускного патрубка открывается, когда поршень в дополнительном цилиндре движется от нижней к верхней мертвой точке, при этом впрыск воды в основной цилиндр производится на такте выхлопа основного цилиндра.

Двигатель состоит из четного числа основных цилиндров, каждая пара которых содержит один дополнительный цилиндр.

Изобретение поясняется чертежом, где представлен двигатель, содержащий основной цилиндр с поршнем 2, связанным с кривошипно-шатунным механизмом 3, впускной патрубок 4 с клапаном 5, выпускной коллектор 6 с клапаном 7, устройства для составления горючей смеси 8 и ее воспламенения 9, глушитель 10 и устройство 11 для впрыскивания воды в основной цилиндр 1, дополнительный цилиндр 12, диаметр которого больше диаметра основного цилиндра 1, поршень 13, связанный с механизмом 3 и работающий в противофазе с поршнем 2, дополнительный впускной патрубок 14, выпускной патрубок 15 с клапаном 16. При этом дополнительный впускной патрубок 14 соединен с выпускным коллектором 6, а выпускной патрубок 15 соединен с глушителем 10. Клапан 16 связан с механизмом 3 и открывается всегда, когда поршень 13 движется от нижней к верхней мертвой точке, а впрыскивание воды в основной цилиндр 1 производится на такте "выхлоп", то есть когда клапан 7 открыт, а поршень 2 движется от нижней к верхней мертвой точки.

Двигатель работает следующим образом.

В основном цилиндре 1 процессы протекают, как в прототипе, а именно: всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп, с той лишь разницей, что выхлоп производится не в глушитель 10, а в дополнительный цилиндр 12 через открытый клапан 7, а впрыскивание воды в основной цилиндр 1 производится, когда поршень 2 после рабочего хода находится в нижней мертвой точке. Поскольку диаметр поршня 12 больше диаметра поршня 2, то суммарный момент вращения будет действовать в том же направлении, в каком он действовал до впрыскивания воды в основной цилиндр 1. При достижении поршнем 2 верхней мертвой точки процессы в основном цилиндре 1 повторяются, как указано выше, а в дополнительном цилиндре 12 происходит выталкивание отработанного пара в глушитель 10 через клапан 16. При тактах сжатия и рабочем ходе в основном цилиндре 1 в дополнительном цилиндре 12 поршень 13 работы не производит, поскольку вода в дополнительный цилиндр 12 не впрыскивается. При наличии же двух основных цилиндров 1, работающих на один дополнительный цилиндр 12, вода в дополнительный цилиндр 12 может подаваться поочередно из этих двух основных цилиндров 1. Отметим, что 4-цилиндровый двигатель должен содержать два дополнительных цилиндра, а 6-цилиндровый - три.

Благодаря использованию дополнительного цилиндра повышается КПД двигателя за счет использования теплоты выхлопных газов. Заметим, что в прототипе из шести тактов рабочими являются только два, а в заявляемом изобретении два рабочих такта происходят при четырех тактах.