двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий камеры сгорания, ограниченные коропусом с намотанной на него электрической обмоткой, впускные и выпускные каналы, поршни из ферромагнитного материала, отличающийся тем, что корпус выполнен в форме тора, внутри которого образованы по меньшей мере две кольцевые полости -внешняя и внутренняя, заполненные смесью нагретого сжатого газа с жидкостью, в частности, расплавом какого-либо металла или сплава с добавленными в него частицами ферромагнитного материала, внешняя кольцевая полость проходит вдоль образующей внешней части тора, внутренняя кольцеваяя полость проходит вдоль образующей внутренней части тора, кольцевые полости разделены стенкой, в которой выполнены регулируемые по пропускной способности перепускные каналы, расположенные по касательной к образующей внутренней кольцевой полости, камеры сгорания малого объема равномерно размещены во внешней кольцевой полости и расположены по касательной к образующей внешней кольцевой полости, впускные каналы соединены с камерами сгорания и выполнены раздельными для горючего и воздуха и регулируемыми по пропускной способности и давлению с возможностью подачи горючей смеси или чистого воздуха, а выпускные каналы размещены во внутренней кольцевой полости и также выполнены регулируемыми по пропускной способности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие камеры сгорания, ограниченные корпусом с намотанной на него электрической обмоткой, впускные и выпускные устройства, поршни из ферромагнитного материала.

Недостатки их в том, что они отличаются надежностью уплотнения пары поршень-цилиндры и неоптимальным процессом сгорания горючей смеси.

Сущность изобретения заключена в том, что, корпус двигателя внутреннего сгорания выполнен в форме тора, внутри которого расположены как минимум две кольцевые полости, причем внешняя кольцевая полость проходит вдоль образующей внешней части тора, а внутренняя кольцевая полость вдоль образующей внутренней части тора, полости заполнены нагретыми, сжатыми газами и жидкость или же вместо жидкости расплавом какого-либо металла или сплава, с добавленными в него (расплав, сплав или жидкость) частицами ферромагнитного материала, причем в стенке корпуса, которая разделяет внешнюю и внутреннюю кольцевые полости, выполнены регулируемые по пропускной способности каналы, расположенные по касательной к образующей внутренней кольцевой полости, а камеры сгорания малого объема равномерно размещены во внешней кольцевой полости, расположены по касательной к образующей внешней кольцевой полости и соединены с регулируемыми по пропускной способности выпускными каналами, раздельными для горючего и для воздуха, из которых в камерах образуется горючая смесь, причем степень сжатия воздуха можно регулировать при подаче, а камеры сгорания заполнять только одним воздухом, без впуска горючего и образования горючей смеси, а регулируемые по пропускной способности выпускные каналы размещены во внутренней полости.

Достигаемый при этом технический результат заключен в получении надежного, безисносного поршня, оптимизации сжигания горючей смеси, увеличения моторесурса двигателя.

На фиг. 1 изображен двигатель внутреннего сгорания план; сверху; на фиг. 2 то же, вид сбоку.

Двигатель внутреннего сгорания (фиг. 1) содержит корпус 1, который выполнен в форме тора произвольного размера. Внутри корпуса расположены две кольцевые полости-внешняя кольцевая полость 2, которая проходит вдоль образующей 3 внешней части тора, и внутренняя кольцевая полость 4, которая проходит вдоль образующей 5 внутренней части тора. Обе полости заполнены расплавом 6 какого-либо металла или сплава и сжатыми, нагретыми газами 7 (вместо металла или сплава может быть использована жидкость). Причем расплав содержит добавленные в него частицы ферромагнитного материала 8. В стенке 9 корпуса, которая разделяет внешнюю и внутреннюю кольцевые полости, выполнены регулируемые по пропускной способности каналы 10. Последние расположены по касательной к образующей 5 внутренней кольцевой полости 4 и предназначены для прохождения нагретых, сжатых газов 7 из внешней полости 2 во внутреннюю полость 4.

Небольшие по объему камеры сгорания 11 равномерно размещены во внешней кольцевой полости 2, они соединены с регулируемым по пропускной способности впускными каналами 12 для подачи сжатого воздуха 13 и с регулируемыми по пропускной способности выпускными каналами 14 для подачи горючего 15. Причем камеры сгорания 11 расположены по касательной к образующей 3 внешней кольцевой полости 2.

Нагретые, сжатые газы 7, образующиеся вследствие сгорания в камерах сгорания 11 горючей смеси 16, состоящей из сжатого воздуха 13 и горючего 15, приводят в движение расплав 6, который движется по внутренней и внешней кольцевым полостям. Регулируемые по пропускной способности выпускные каналы 17 предназначены для отвода отработанных газов 18 из двигателя и равномерно размещены во внутренней кольцевой полости 3. На корпусе 1 намотана электрическая обмотка 19, в которой наводится электрический ток при движении по кольцевым полостям расплава 6 с добавленными в него частицами ферромагнитного материала 8.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени в кольцевых полостях корпуса 1, который может быть изготовлен из керамических материалов, уже находится расплав 6. Его можно получить нагревом металла или сплава, пропуская ток по электрической обмотке 19 (возможны и другие варианты разогрева). Каналы 10 выполненные в стенке 9, закрыты и расплав 6 не проникает из полости в полость. В камеры сгорания 11, занимающие небольшой объем, подают по впускным каналам 12 и 14 сжатый воздух 13 и горючее 15. Степень сжатия воздуха 13 при его подаче в камеры сгорания можно регулировать в больших пределах. Таким образом он может быть нагрет до высокой температуры, достаточной для воспламенения впрыснутого в камеры сгорания 11 горючего 15, либо только в процессе сжатия, либо только в результате контакта с горячими стенками камер сгорания 11 и расплавом 6, либо по той и другой причине вместе.

В результате: можно сжигать горючую смесь мгновенно, с детонацией, воспламеняя всю ее массу одновременно; можно некоторое время после зажигания горючей смеси, поддерживать величину давления в камерах сгорания постоянной, впрыскивая во время горения горючей смеси дополнительные порции горючего; можно заполнять объем камер сгорания воздухом (сжатым или не сжатым) с низкой температурой и впрыскивать горючее только после нагрева воздуха, в результате его контакта с горячими стенками камер сгорания 11 и расплавом 6; можно охлаждать двигатель, впуская в камеры сгорания только воздух (сжатый или не сжатый), который будет нагреваться в результате контакта с горячими стенками камер сгорания и расплавом, расширяться и помимо охлаждения выполнять полезную работу заставляя двигатель расплав 6 по кольцевым полостям 2, 4; можно комбинировать эти режимы или применить другие.

Небольшие по объему камеры сгорания 11 позволяют получить однородную по составу горючую смесь 16 к моменту ее воспламенения (нет нужды в перемешивании больших количеств сжатого воздуха и горючего для получения однородной смеси). В результате однородная смесь сгорает полностью. Образующиеся при этом нагретые, сжатые газы обладают высокими температурой и давлением. При расширении они выходят из камер сгорания по касательной к образующей 3 внешней кольцевой полости 2 и приводят в движение расплав, который начинает круговое движение по кольцевой полости 2, а выполнившие работу нагретые, сжатые газы вытесняются более тяжелым расплавом на периферию, к стенке, которая разделяет внешнюю и внутреннюю кольцевые полости.

Когда давление газов, которые находятся у стенки 9 в полости 2, из-за образования все новых его порций в процессе непрерывно продолжающегося сгорания горючих смесей 16 в камерах сгорания 11 превысит давление на эту стенку расплава, находящегося в кольцевой полости 4, открываются каналы 10. При этом все еще нагретые, сжатые газы 7 устремляются через каналы 10 из полости 2 в полость 4. А так как каналы 10 расположены по касательной к образующей 5 полости 4, то газами 7 приводится в движение и расплав 6, который находится в этой полости. Таким образом энергия нагретых, сжатых газов 7 используется более эффективно (при необходимости можно использовать несколько таких кольцевых полостей с расплавом). Отработанные газы 18 вытесняются расплавом, движущимся по кольцевой полости на периферию, к выпускным каналам 17, а через них наружу, в атмосферу. В итоге работа нагретых, сжатых газов преобразуется в электрический ток, который наводится в электрической обмотке 19, намотанной на корпусе 1 двигателя, при движении расплава с добавленными в него частицами ферромагнитного материала 8 по кольцевым полостям 2, 4.

Процессы образования горючей смеси 16, ее сгорания, совершения работы нагретыми, сжатыми газами при расширении идут с большой скоростью, беспрерывно. Это объясняется, малыми объемами сжигаемых горючих смесей, возможностью управления степенью сжатия воздуха и степенью его нагрева, управлением скоростью и временем подачи горючего 15, а следовательно, и горением всей массы горючей смеси. Причем из-за высоких температур расплава 6 и корпуса 1 (они зависят от выбранных материалов) их теплообмен с нагретыми, сжатыми газами 7 невелик (корпус 1 и расплав 6 не нуждаются в охлаждении в большом диапазоне температур). А значит энергия нагретых, сжатых газов 7 используется эффективно.

В случае превышения допустимых температур нагрева корпуса и расплава в камеры сгорания 11 подают только холодный воздух 13 (сжатый или не сжатый), без впрыскивания горючего. Холодный воздух 13 в результате контакта со стенками корпуса и расплавом нагревается, расширяется и выполняет работу по приведению в движение расплава. При этом он отбирает тепло у корпуса 1 и расплава, охлаждая их. Нагретый, сжатый воздух 13 проходит тот же путь, что и нагретые, сжатые газы 7 образующиеся в результате сгорания горючей смеси. Режим нагрева, охлаждения двигателя можно чередовать или же применять одновременно, используя для этого разные камеры сгорания.