Способ работы двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям, работающим на водороде. Техническим результатом является повышение КПД двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что фиксируют поршень в цилиндре с образованием камеры сгорания, открывают впускное устройство, наполняют камеру сгорания рабочей смесью водорода и кислорода или ее компонентами под давлением, закрывают впускное устройство, производят поджиг рабочей смеси с расфиксацией и последующим рабочим ходом поршня, в конце которого поршень фиксируют в корпусе, производят выхлоп отработанных газов с их конденсацией, затем расфиксируют поршень и выполняют его обратный ход. Способ имеет повышенный коэффициент полезного действия благодаря большему содержанию в рабочем теле паров воды, получаемых в камере сгорания реакцией водорода с кислородом. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения.
Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий открывание впускного устройства, наполнение рабочей камеры рабочей смесью, закрывание впускного устройства, сжатие рабочей смеси и ее поджиг, рабочий ход поршня, выхлоп отработанных газов с их конденсацией, обратный ход поршня - а.с. SU 1307931 A1, F02В 43/08, на «Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания», опубл. 16.05.84.
По своим признакам и достигаемому результату этот способ наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.
Недостаток этого способа работы двигателя внутреннего сгорания заключается в низком коэффициенте полезного действия, обусловленном значительным содержанием водяного пора в рабочей смеси с водородом и кислородом, что при поджиге ведет к пониженному расширению рабочего тела и, следовательно, пониженному силовому воздействию на поршень, кроме того, в этом способе работы обратный ход поршня по силовому воздействию гораздо слабее рабочего хода, т.к. осуществляется за счет энергии рабочего тела, неиспользованной при рабочем ходе.
Задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.
Эта задача решается усовершенствованием способа работы двигателя внутреннего сгорания, включающего открывание впускного устройства, наполнение рабочей камеры рабочей смесью, закрывание впускного устройства, сжатие рабочей смеси и ее поджиг, рабочий ход поршня, выхлоп отработанных газов с их конденсацией, обратный ход поршня.
Усовершенствование заключается в том, что фиксируют поршень с образованием камеры сгорания, открывают впускное устройство, наполняют камеру сгорания рабочей смесью водорода и кислорода или ее компонентами под давлением, закрывают впускное устройство, производят поджиг рабочей смеси с расфиксацией и последующим рабочим ходом поршня, в конце которого поршень фиксируют, производят выхлоп отработанных газов с их конденсацией, затем расфиксируют поршень и выполняют его обратный ход, в качестве рабочей смеси используют кислород и водород с мольным соотношением 1:2,
поршень фиксируют посредством упоров и магнита,
расфиксацию поршня выполняют давлением рабочей смеси,
расфиксацию поршня выполняют давлением после поджига рабочей смеси,
расфиксацию поршня выполняют отключением электромагнита,
выхлоп отработанных газов выполняют их конденсацией,
конденсацию отработанных газов ведут до давления паров в рабочей камере ниже атмосферного,
обратный ход поршня выполняют с его расфиксацией за счет большего давления атмосферы по сравнению с давлением сконденсированных отработанных газов,
фиксацию поршня в конце рабочего хода производят с образованием дополнительной камеры сгорания с другой стороны поршня,
перед обратным ходом поршня открывают впускное устройство дополнительной камеры сгорания и наполняют ее рабочей смесью или ее компонентами под давлением, закрывают впускное устройство, производят поджиг рабочей смеси с расфиксацией и последующим обратным ходом поршня, в конце которого поршень фиксируют и производят выхлоп отработанных газов с их конденсацией из дополнительной рабочей камеры.
Фиксация поршня с образованием камеры сгорания, открывание впускного устройства, наполнение камеры сгорания рабочей смесью водорода и кислорода или ее компонентами под давлением, закрывание впускного устройства, поджиг рабочей смеси с расфиксацией и последующим рабочим ходом поршня, в конце которого поршень фиксируют, производят выхлоп отработанных газов с их конденсацией и последующие расфиксация поршня и его обратный ход позволяют выполнить рабочий ход поршня при большем количестве водяного пара, получаемого в процессе реакции водорода с кислородом, а не испарением ранее сконденсированной воды теплом названой реакции, и за счет этого повысить коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания.
Использование в качестве рабочей смеси водород и кислород с мольным соотношением 2:1 позволяет максимально повысить коэффициент полезного действия двигателя.
Фиксация поршня посредством упоров и магнита позволяет упростить и повысить надежность конструкции двигателя.
Выполнение расфиксации поршня давлением рабочей смеси позволяет уменьшить динамические нагрузки на поршень и соединенные с ним элементы конструкции при поджиге рабочей смеси.
Выполнение расфиксации поршня давлением после поджига рабочей смеси позволяет выполнить рабочий ход поршня с максимальным воздействием на него рабочего тела.
Выполнение расфиксации поршня отключением электромагнита позволяет уменьшить сопротивление движению поршня при рабочем и обратном ходах.
Выполнение выхлопа отработанных газов их конденсацией позволяет более полно заполнить камеру сгорания рабочей смесью.
Выполнение конденсации отработанных газов до давления паров в рабочей камере ниже атмосферного позволяет создать повышенное силовое воздействие на поршень в направлении его обратного хода.
Выполнение обратного хода поршня с его расфиксацией за счет большего давления атмосферы по сравнению с давлением сконденсированных отработанных газов позволяет упростить конструкцию двигателя.
Выполнение фиксации поршня в конце рабочего хода с образованием камеры сгорания с другой стороны поршня позволяет использовать для его обратного хода рабочую смесь.
Открывание перед обратным ходом поршня впускного устройства дополнительной камеры сгорания, наполнение ее рабочей смесью или ее компонентами под давлением, закрывание впускного устройства, поджиг рабочей смеси с расфиксацией и последующим обратным ходом поршня, в конце которого поршень фиксируют и производят выхлоп отработанных газов с их конденсацией все это позволяет выполнить обратный ход поршня как рабочий, исключая, тем самым, при работе двигателя холостые ходы поршня и за счет этого еще больше повысить коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания.
Ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, где показано на:
- Фиг.1 - двигатель с одной камерой сгорания;
- Фиг.2 - двигатель с двумя камерами сгорания,
- штрихпунктирными линиями показан поршень перед обратным ходом,
дается описание предлагаемого способа.
Способ работы двигателя внутреннего сгорания характеризуется тем, что фиксируют поршень 1 в цилиндре 2 (например, стопорами 3) с образованием камеры сгорания 4, открывают впускное устройство 5, наполняют камеру сгорания 4 рабочей смесью водорода и кислорода или ее компонентами под давлением из баллонов 6, 7, закрывают впускное устройство 5, производят поджиг рабочей смеси свечой 8 с расфиксацией (освобождением поршня 1 от стопоров 3, например, поворотом копира 9 - привод копиров 9, 11 на чертеже не показан) и последующим рабочим ходом поршня 1, в конце которого поршень 1 фиксируют стопорами 10 с копиром 11 (показано штрихпунктирными линиями), производят выхлоп отработанных газов с их конденсацией - подсоединением к конденсатору 12 через золотник 13, затем расфиксируют поршень 1, освобождая его от стопоров 10 копиром 11, и выполняют обратный ход поршня 1, например, за счет его веса (что позволяет выполнить рабочий ход поршня при большем по сравнению с прототипом количестве водяного пара, получаемого в процессе реакции водорода с кислородом). Затем цикл работы повторяется.
В вариантах исполнения двигателя внутреннего сгорания:
- использование в качестве рабочей смеси водорода и кислорода с мольным соотношением 2:1 позволяет максимально повысить коэффициент полезного действия двигателя;
- фиксация поршня 1 посредством упоров 14 и магнита 15 (Фиг.2) позволяет упростить и повысить надежность двигателя;
- выполнение расфиксации поршня 1 давлением рабочей смеси позволяет уменьшить динамические нагрузки на поршень 1 и соединенные с ним элементы конструкции при поджиге рабочей смеси;
- выполнение расфиксации поршня 1 давлением после поджига рабочей смеси позволяет выполнить рабочий ход поршня 1 с максимально длительным воздействием на него рабочего тела;
- выполнение расфиксации поршня отключением электромагнитов 15, 17 позволяет уменьшить сопротивление движению поршня при рабочем и обратном ходах;
- выполнение выхлопа отработанных газов их конденсацией позволяет более полно заполнить камеру сгорания 4 рабочей смесью;
- выполнение конденсации отработанных газов до давления паров в рабочей камере ниже атмосферного позволяет создать повышенное силовое воздействие на поршень 1 в направлении его обратного хода;
- выполнение обратного хода поршня 1 с его расфиксацией за счет большего давления атмосферы по сравнению с давлением сконденсированных отработанных газов позволяет упростить конструкцию двигателя;
- выполнение фиксации поршня 1 в конце рабочего хода, например, упором 16 и электромагнитом 17 с образованием дополнительной камеры сгорания 18 с другой стороны поршня 1 (и цилиндра 2) позволяет использовать для обратного хода поршня 1 рабочую смесь;
- перед обратным ходом поршня 1 (Фиг.2) открывают впускное устройство 19 дополнительной камеры сгорания 18 и из баллонов 6, 7 наполняют ее рабочей смесью или ее компонентами под давлением, закрывают впускное устройство 19, производят поджиг рабочей смеси свечой 20 с расфиксацией (преодолением притяжения электромагнита 17 или его отключением) и последующим обратным ходом поршня 1, в конце которого поршень 1 фиксируют упорами 14 и электромагнитом 15 и производят выхлоп отработанных газов с их конденсацией - подсоединением к конденсатору 12 через золотник 21 (что позволяет выполнить обратный ход поршня как рабочий с исключением из работы двигателя холостых ходов поршня).
При реализации способа образующийся из отработанных газов конденсат отводится из конденсатора 12 и утилизируется одним из известных способов (не показано).
Способ работы двигателя внутреннего сгорания по изобретению (благодаря большему содержанию в рабочем теле паров воды, получаемых в камере сгорания в процессе реакции водорода с кислородом, а также созданию пониженного давления при обратном ходе поршня) характеризуется по сравнению со способом-прототипом повышенным коэффициентом полезного действия.
1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий открывание впускного устройства, наполнение рабочей камеры рабочей смесью, закрывание впускного устройства, сжатие рабочей смеси и ее поджиг, рабочий ход поршня, выхлоп отработанных газов с их конденсацией, обратный ход поршня, отличающийся тем, что фиксируют поршень с образованием камеры сгорания, открывают впускное устройство, наполняют камеру сгорания рабочей смесью водорода и кислорода или ее компонентами под давлением, закрывают впускное устройство, производят поджиг рабочей смеси с расфиксацией и последующим рабочим ходом поршня, в конце которого поршень фиксируют, производят выхлоп отработанных газов с их конденсацией, затем расфиксируют поршень и выполняют его обратный ход.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочей смеси используют водород и кислород с мольным соотношением 2:1.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поршень фиксируют посредством упоров и электромагнита.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что расфиксацию поршня выполняют давлением рабочей смеси.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что расфиксацию поршня выполняют давлением после поджига рабочей смеси.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что расфиксацию поршня выполняют отключением электромагнита.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что выхлоп отработанных газов выполняют их конденсацией.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что конденсацию отработанных газов ведут до давления паров в рабочей камере ниже атмосферного.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что обратный ход поршня выполняют с его расфиксацией за счет большего давления атмосферы по сравнению с давлением сконденсированных отработанных газов.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что фиксацию поршня в конце рабочего хода производят с образованием дополнительной камеры сгорания с другой стороны поршня.
11. Способ по п.1 или 10, отличающийся тем, что перед обратным ходом поршня открывают впускное устройство дополнительной камеры сгорания и наполняют ее рабочей смесью или ее компонентами под давлением, закрывают впускное устройство, производят поджиг рабочей смеси с расфиксацией и последующим обратным ходом поршня, в конце которого поршень фиксируют и производят выхлоп отработанных газов с их конденсацией.
