Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания и шеститактный двигатель внутреннего сгорания. Шеститактный двигатель
Паровой фантом топлива: 6-тактный двигатель Кроуэра
В шеститактном двигателе Брюса Кроуэра сгоревшее топливо повторно совершает работу, возвращаясь к жизни в виде горячего пара
Два рабочих такта из шести в цикле Кроуэра позволяют значительно снизить скорость вращения коленвала и получить ровную и насыщенную «полку» крутящего момента с самых низких оборотов.
Шесть тактов двигателя внутреннего сгорания цикла Кроуэра
Рассматривать современные моторы под капотами автомобилей — сплошное удовольствие. Какие они мощные, компактные, тихие и экономичные: современный дизель потребляет менее 6 л топлива на 100 км при рабочем объеме 2 л и бешеном крутящем моменте. И все же КПД даже самых технологичных дизельных моторов с технологией Twinturbo не превышает 33%! Атмосферные бензиновые ДВС еще менее эффективны — их КПД с трудом дотягивает до 25%.
Температура газов в камере сгорания четырехтактного ДВС Отто достигает 2000˚С. Внутренние стенки цилиндра и рабочая поверхность поршня нагреваются до 1500˚С. Часть тепловой энергии уходит из камеры сгорания на четвертом такте вместе с выхлопными газами. Чтобы быстро отвести тепло и охладить камеру сгорания до оптимальной температуры, применяется мощная система охлаждения, неисправность которой грозит поломкой двигателя. Перегрев — проклятие автомехаников, работающих с высокооборотными спортивными моторами. Температура внутри кокпита гоночного болида во время заездов достигает 70˚С, а некоторые узлы двигателя раскаляются докрасна. Выходит, что автомобиль куда более эффективен в качестве калорифера, нежели в качестве транспортного средства.
Можно ли заставить избыточное тепло совершать полезную работу, вместо того чтобы отводить его от мотора и рассеивать в атмосфере? 75-летний изобретатель Брюс Кроуэр на практике доказал, что это возможно.
Остатки сладки
По признанию самого Брюса, последние 30 лет он постоянно думал о том, как превратить тепло двигателя во вращение коленчатого вала. Озарение, как это часто бывает, пришло к нему во сне. Брюс решил, что в концепции Отто не хватает еще двух тактов — рабочего и холостого. Но источником энергии для них должна служить не очередная порция топливовоздушной смеси, а избыточная температура! В качестве рабочего тела он применил простую воду. При атмосферном давлении вода, превращаясь в пар, увеличивает свой объем в 1600 раз и обладает колоссальной энергией. В двигателе Кроуэра вода впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капелек под давлением около 150 атм., когда заканчивается четвертый такт цикла Отто и поршень возвращается в исходное положение. Попадая на раскаленную поверхность поршня и гильзы цилиндра, вода превращается в пар и толкает поршень вниз, совершая рабочий пятый такт. На шестом такте отработанный пар удаляется из камеры сгорания через выпускной клапан. Таким образом Кроуэр заставляет уже сгоревшее топливо еще раз совершить полезную работу, используя его «тепловой фантом». Эту концепцию изобретатель назвал Steam-o-Lene.
Цикл Кроуэра отличается от традиционного цикла Отто не только количеством тактов, но и отношением количества рабочих тактов к их общему числу. Так, у Отто это отношение составляет 1:4, а у Кроуэра — 1:3, дополнительные 40% полезной работы совершаются на неизменном количестве топлива. На четвертом такте раскаленные выхлопные газы не удаляются из камеры сгорания полностью, а сжимаются поршнем, создавая очень высокое давление. Вода в такой среде испаряется быстрее и равномернее. Далее отработанный пар поступает в конденсатор, где охлаждается и снова превращается в воду. Часть остаточного тепла используется для обогрева салона автомобиля.
Снег — знак победы
Брюсу не терпелось проверить свою идею на практике. В его домашнем гараже давно стоял одноцилиндровый дизельный мотор, переделанный под бензин. Его-то он и решил использовать для проверки гипотезы. Мотор получил новый распределительный вал под два «лишних» такта и модернизированную систему впрыска. Ненужная дизельная форсунка была приспособлена под впрыск воды, а вентилятор системы охлаждения для «чистоты» эксперимента отсоединен. Когда, наконец, все было готово, Брюс присоединил к топливному тракту два бачка — с бензином и чистой дождевой водой, рванул тросик стартера, и двигатель заработал. Через пару секунд на ошарашенного Брюса откуда-то сверху начал падать «снег». Это были кусочки белой краски, отвалившиеся от потолка из-за направленного вверх открытого выпускного коллектора, извергавшего горячий пар вперемежку с выхлопными газами. Мотор нормально работал больше часа, но его можно было спокойно касаться руками — он был едва теплым!
Целый год после этого Брюс Кроуэр экспериментировал с различными настройками газораспределения и впрыска воды. И только наверняка убедившись, что концепция Steam-o-Lene работоспособна, он приступил к оформлению патента. Любопытно, что идея шеститактного ДВС с впрыском воды в цилиндры еще за 90 лет до Брюса Кроуэра пришла в голову некоему Леонарду Дайеру из штата Коннектикут. Дайер даже запатентовал свое изобретение в 1920 году, но за все эти годы никто из автопроизводителей им так и не заинтересовался. В 2007 году патентное ведомство США признало приоритет за Брюсом Кроуэром.
Паровые перспективы
Преимущества Steam-o-Lene перед традиционными четырехтактными ДВС очевидны. Во‑первых, радикально решается проблема эффективного охлаждения внутренних стенок камеры сгорания и специальная система охлаждения весом более 100 кг оказывается не у дел. Отсутствие радиатора позволяет дизайнерам уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления кузова автомобиля за счет отказа от воздухозаборников и решетки радиатора. А это один из самых существенных факторов, влияющих на расход топлива при скоростях выше 60 км/ч.
Во‑вторых, внутреннее охлаждение позволяет существенно, на 30−50%, форсировать двигатели по степени сжатия, избежав при этом детонации. Степень сжатия для бензиновых модификаций может быть увеличена до 14−16:1, а для дизельных — до 25−35:1. Это резко повышает эффективность сгорания топливовоздушной смеси (на 40% по сравнению с циклом Отто), тем самым улучшая экологические характеристики двигателя. Размеры и масса мотора могут быть снижены без ущерба для динамики авто.
Два рабочих такта из шести в цикле Кроуэра позволяют значительно снизить скорость вращения коленвала и получить ровную и насыщенную «полку» крутящего момента с самых низких оборотов. Steam-o-Lene может отлично работать на низкокачественном дешевом топливе без антидетонационных присадок. Топливом могут служить биоэтанол, дизель, природный газ и даже топочный мазут. Относительно низкий температурный режим в камере сгорания резко снижает образование вредной двуокиси азота. А между тем системы фильтрации и нейтрализации двуокиси азота в современных автомобилях весьма дорогостоящи. Брюс также предполагает, что горячий пар может предотвращать появление нагара на клапанах и стенках камеры сгорания, очищая их во время «парового» такта подобно пароочистителю. Но для подтверждения этого эффекта требуются длительные испытания прототипа.
Концепция 6-тактного Steam-o-Lene с «паровым» рабочим тактом может быть модифицирована и дополнена за счет углубленного исследования термодинамики процесса. Брюсу кажется перспективной установка на двигатель турбокомпаунда — системы, в которой вслед за турбиной нагнетателя в выпускном тракте следует силовая турбина, сообщающая дополнительный крутящий момент коленчатому валу двигателя посредством гидромуфты. Турбокомпаунд мог бы повысить эффективность работы двигателя еще на 10−15%. Некоторые специалисты, анализировавшие концепцию 6-тактного ДВС с впрыском воды, отмечают, что теоретически возможны даже два последовательных паровых такта. Если это подтвердится в ходе испытаний, то Steam-o-Lene может стать уже 8-тактным и еще более экономичным.
Ложка дегтя
Разумеется, концепция Кроуэра не лишена недостатков. Основная проблема — это замерзание воды зимой. Добавление антифриза может негативно сказаться на эффективности испарения и экологических параметрах двигателя. Проблему могла бы решить термоизоляция водяного резервуара и его предварительный подогрев от аккумулятора. Но как быть, если автомобиль длительное время находится на открытом воздухе?
Другая проблема — необходимость установки на автомобиле дополнительного оборудования для хранения и конденсации воды. Правда, масса его обещает быть незначительной: в рабочем контуре пар и вода будут находиться при атмосферном давлении и максимальной температуре чуть более 100˚С, что позволяет использовать вместо металла легкие пластмассы. Не исключено, что часть воды будет попадать в моторное масло и это потребует установки специального сепаратора для ее отделения. Впрочем, давно отработанные технологии смазки паровых турбин для нужд энергетики имеют целый ряд готовых решений этой проблемы. Для изготовления клапанов, поршня и гильзы цилиндра, скорее всего, потребуются нержавеющие материалы, в частности керамика.
www.popmech.ru
Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания и шеститактный двигатель внутреннего сгорания (его варианты)
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению. Способ включает впуск в цилиндр воздуха на первом такте, сжатие на втором, впрыск топлива в сжатый воздух, воспламенение и сжигание топлива, расширение продуктов сгорания на третьем такте, на четвертом такте дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, впрыск жидкости в надпоршневое пространство, на пятом такте парообразование жидкости и дожигание частиц топлива, на шестом также вытеснение в атмосферу продуктов сгорания с частицами пара, в надпоршневое пространство впрыскивают жидкость в конце четвертого такта, в качестве жидкости используют нейтрализующую жидкость или жидкость в смеси с малотоксичным топливом. Двигатель снабжен форсункой для впрыска нейтрализующей жидкости или жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Форсунка выполнена комбинированной для совместного впрыска топлива и нейтрализующей жидкости или топлива и нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Изобретение позволяет повысить эффективный КПД двигателя, снизить шум при выхлопе продуктов сгорания, а также уменьшить их токсичность. 3 с.п.ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к конструкциям шеститактных двигателей внутреннего сгорания и способам их работы.
Известен способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением путем впуска в цилиндр наддувочного воздуха на первом такте, его сжатия на втором такте в цилиндре и в дополнительной камере, впрыска топлива в сжатый воздух, воспламенения и сжигания топлива, расширения продуктов сгорания с совершением первого рабочего хода на третьем такте, выпуска отработавших газов на четвертом такте, впуска подогретого воздуха из дополнительной камеры в цилиндр, расширения и совершения второго рабочего хода на пятом такте, вытеснения отработавшего воздуха в теплообменник и далее - в форсажную камеру на шестом такте (см. авт. св. СССР N 1254185, кл. F 02 B 75/02). Недостатками описанного способа работы двигателя внутреннего сгорания являются токсичность отработавших газов, загрязняющих окружающую среду, шум при выхлопе отработавших газов из цилиндра вследствие их высокой скорости, потеря энергии за счет выпуска и охлаждения отработавших газов из цилиндра на четвертом такте. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания, включающий впуск в цилиндр воздуха на первом такте, сжатие на втором такте, впрыск топлива в сжатый воздух, воспламенение и сжигание топлива, расширение продуктов сгорания на третьем такте, на четвертом такте дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, впрыск жидкости в надпоршневое пространство, на пятом такте парообразование жидкости и дожигание частиц топлива, на шестом такте вытеснение в атмосферу продуктов сгорания с частицами пара (заявка РСТ, WO 95/32360, кл. F 02 B 75/02, 1995). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, цилиндр, поршень, головку цилиндра с впускным и выпускным клапанами газораспределения, механизм для подачи топлива в цилиндр (см. там же). Недостатками этого двигателя внутреннего сгорания являются низкий КПД двигателя вследствие неполного сгорания топлива, выпуска из цилиндра отработавших газов, обладающих высокой температурой и энергией; отсутствие нейтрализации продуктов сгорания от токсичных компонентов, образующихся в цилиндре под воздействием высокой температуры и вследствие неполного сгорания топлива, повышенный шум при выхлопе продуктов сгорания, выбрасываемых из цилиндра с большой начальной скоростью. Сущность изобретения заключается в том, что в способе работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания путем впуска в цилиндр воздуха на первом такте, сжатия на втором также, впрыска топлива в сжатый воздух, воспламенения и сжигания топлива, расширения продуктов сгорания на третьем такте, на четвертом такте дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, впрыск жидкости в надпоршневое пространство, на пятом такте парообразование жидкости и дожигание частиц топлива, на шестом такте вытеснение в атмосферу продуктов сгорания с частицами пара, при этом в надпоршневое пространство впрыскивают жидкость в конце четвертого такта, в качестве жидкости используют нейтрализующую жидкость или нейтрализующую жидкость в смеси с малотоксичным топливом, которая нейтрализует отработавшие газы. Сущность изобретения заключается также в том, что шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, цилиндропоршневую группу и механизм для подачи топлива в цилиндр, при внешнем смесеобразовании снабжен форсункой для впрыска нейтрализующей жидкости или нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Сущность изобретения заключается также в том, что шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, цилиндропоршневую группу, механизм для подачи топлива в цилиндр и дополнительную форсунку для впрыска жидкости, механизм для подачи топлива в цилиндр и дополнительная форсунка выполнены в виде комбинированной форсунки для совместного впрыска топлива и нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Техническим результатом является повышение эффективного КПД двигателя, снижение шума при выхлопе продуктов сгорания, а также уменьшения их токсичности. Конструкции предлагаемого шеститактного двигателя внутреннего сгорания поясняются чертежом, где на фиг. 1 изображен вариант двигателя с внешним смесеобразованием, снабженного дополнительной форсункой, на фиг. 2 - вариант двигателя с внутренним смесеобразованием, снабженного комбинированной форсункой. Шеститактный двигатель внутреннего сгорания (см. фиг. 1,2, 3) содержит блок цилиндров 1, цилиндр 2, поршень 3, коленчатый вал 4, шатун 5, головку 6 блока цилиндров 1, механизм подачи топлива с впускным 7 и выпускным 8 клапанами. При внешнем смесеобразовании (см. фиг. 1) шеститактный двигатель внутреннего сгорания снабжен форсункой 9 для впрыска нейтрализующей жидкости или нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом, а также свечой зажигания 10. Механизм для подачи топлива в цилиндр выполнен в виде впускного 7 и выпускного 8 клапана. Также при внутреннем смесеобразовании (см. фиг.3) механизм для подачи топлива в цилиндр и форсунка для впрыска нейтрализующей жидкости или нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом выполнены в виде комбинированной форсунки 12, например, с двумя соплами для совместного впрыска топлива и нейтрализующей жидкости или топлива и нейтрализующей жидкости в смеси с малотоксичным топливом. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания при внешнем смесеобразовании (см. фиг. 1) осуществляют следующим образом. Внутреннее пространство цилиндра 2 на первом такте при движении поршня 3 к нижней мертвой точке заполняют топливовоздушной смесью, поступающей через открытый впускной клапан 7. При этом выпускной клапан 8 закрыт. В последующем на втором такте при движении поршня 3 от нижней мертвой точки впускной клапан 7 закрывают, производят сжатие топливовоздушной смеси. При подходе поршня к верхней мертвой точке происходит воспламенение смеси от свечи зажигания 10. На третьем такте при движении поршня 3 к нижней мертвой точке топливо сгорает, совершается рабочий ход. При последующем движении поршня 3 к верхней мертвой точке на четвертом такте впускной 7 и выпускной 8 клапаны остаются закрытыми, производят дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, а при подходе поршня 3 к верхней мертвой точке через форсунку 9 в надпоршневое пространство цилиндра 2 впрыскивают нейтрализующую жидкость, например дистиллированную воду, или нейтрализующую жидкость в смеси с малотоксичным топливом, например газообразным. На пятом такте под воздействием высокой температуры продуктов сгорания и значительного роста давления осуществляют парообразование нейтрализующей жидкости, нейтрализацию отработавших работавших газов и дожигание частиц топлива, вследствие чего совершается второй рабочий ход. На шестом такте при движении поршня 3 к верхней мертвой точке открывают выпускной клапан 8 и производят выброс из цилиндра 2 в атмосферу нейтрализованных продуктов сгорания с частицами пара. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания при внутреннем смесеобразовании (см. фиг. 2) осуществляют следующим образом. Внутреннее пространство цилиндра 2 на первом такте при движении поршня 3 к нижней мертвой точке заполняют воздухом, поступающим через открытый впускной клапан 7, выпускной клапан 8 закрыт. В последующем на втором такте при движении поршня 3 от нижней мертвой точки впускной клапан 7 закрывают, производят сжатие воздушной смеси. При подходе поршня 3 к верхней мертвой точке в надпоршневое пространство цилиндра 2 через форсунку 11 впрыскивают топливо, которое вследствие высоких давления и температуры воспламеняется, при сгорании воздействует на поршень 3, совершающий на третьем такте рабочий ход. На четвертом такте при движении поршня 3 к верхней мертвой точке впускной 7 и выпускной 8 клапаны остаются закрытыми, производят дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, а в момент подхода поршня 3 к верхней мертвой точке через форсунку 9 в надпоршневое пространство цилиндра 2 впрыскивают нейтрализующую жидкость, например дистиллированную воду, или нейтрализующую жидкость в смеси с малотоксичным топливом, например газообразным. На пятом такте под воздействием высокой температуры продуктов сгорания и значительного роста давления осуществляют парообразование нейтрализующей жидкости, нейтрализацию отработавших газов и дожигание частиц топлива, вследствие чего совершается второй рабочий ход. На шестом такте при движении поршня 3 к верхней мертвой точке открывают выпускной клапан 8 и производят выброс из цилиндра 2 в атмосферу нейтрализованных продуктов сгорания с частицами пара. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания при внутреннем смесеобразовании осуществляют следующим путем (см. фиг. 3). Первый, второй, третий, пятый и шестой такты производят так же, как и в описанном выше втором способе работы. В конце четвертого такта в надпоршневое пространство цилиндра 2 через комбинированную форсунку 12, например, с двумя соплами, впрыскивают топливо и нейтрализующую жидкость, например дистиллированную воду, или топливо и нейтрализующую жидкость в смеси с малотоксичным топливом, например газообразным. При работе двигателя по предлагаемому способу соотношение оборотов коленчатого и распределительного валов будет соответствовать 3:1, а именно за три оборота коленчатого распределительный вал будет совершать один оборот. Шеститактный двигатель внутреннего сгорания при внешнем смесеобразовании (см. фиг. 1) работает следующим образом. На первом такте через механизм для подачи топлива, выполненный в виде впускного клапана 7, внутреннее пространство цилиндра 2 при движении поршня 3 к нижней мертвой точке заполняется топливовоздушной смесью. Выпускной клапан 8 закрыт. На втором такте при движении поршня 3 от нижней мертвой точки впускной клапан 7 закрывается. Производится сжатие топливовоздушной смеси и при подходе поршня 3 к верхней мертвой точке - воспламенение смеси от свечи зажигания 10. На третьем такте поршень 3 движется к нижней мертвой точке, топливо сгорает и совершается рабочий ход. Далее на четвертом такте поршень 3 движется к верхней мертвой точке, впускной 7 и выпускной 8 клапаны закрыты, производится дополнительное сжатие продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, а при подходе поршня 3 к верхней мертвой точке в надпоршневое пространство цилиндра 2 впрыскивается форсункой 9 нейтрализующая жидкость или нейтрализующая жидкость в смеси с малотоксичным топливом. На пятом такте совершается второй рабочий ход, а на шестом - при движении поршня 3 к верхней мертвой точке открывается выпускной клапан 8 и нейтрализованные продукты сгорания с частицами пара вытесняются из цилиндра 2 в атмосферу. Шеститактный двигатель внутреннего сгорания при внутреннем смесеобразовании (см. фиг. 3) работает следующим образом. На первом, втором, третьем, пятом и шестом тактах работа двигателя происходит так же, как и в описанном выше варианте двигателя с внутренним смесеобразованием по фиг. 2. В конце четвертого такта в надпоршневое пространство цилиндра 2 комбинированной форсункой 12 впрыскиваются топливо и нейтрализующая жидкость или топливо и нейтрализующая жидкость в смеси с малотоксичным топливом. Таким образом, предлагаемые способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания и варианты его конструктивного выполнения позволяют повысить эффективный КПД двигателя, снизить шум при выхлопе продуктов сгорания, а также уменьшить их токсичность.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2www.findpatent.ru
Сравнение 4-тактного двигателя и 6-тактного двигателя Б.Кроуэра
Слайд 1
Сравнение 4-тактного двигателя и 6-тактного двигателя Б.К роуэра Чубик Павел 8 а 2012 Рассматривать современные моторы под капотами автомобилей – сплошное удовольствие. Какие они мощные, компактные, тихие и экономичные: современный дизель потребляет менее 6 л топлива на 100 км при рабочем объеме 2 л и бешеном крутящем моменте. И все же КПД даже самых технологичных дизельных моторов с технологией Twinturbo не превышает 33%! Атмосферные бензиновые ДВС еще менее эффективны – их КПД с трудом дотягивает до 25%. Температура газов в камере сгорания четырехтактного ДВС Отто достигает 2000˚С. Внутренние стенки цилиндра и рабочая поверхность поршня нагреваются до 1500˚С. Часть тепловой энергии уходит из камеры сгорания на четвертом такте вместе с выхлопными газами. Чтобы быстро отвести тепло и охладить камеру сгорания до оптимальной температуры, применяется мощная система охлаждения, неисправность которой грозит поломкой двигателя. Перегрев – проклятие автомехаников, работающих с высокооборотными спортивными моторами. Температура внутри кокпита гоночного болида во время заездов достигает 70˚С, а некоторые узлы двигателя раскаляются докрасна. Выходит, что автомобиль куда более эффективен в качестве калорифера, нежели в качестве транспортного средства. Можно ли заставить избыточное тепло совершать полезную работу, вместо того чтобы отводить его от мотора и рассеивать в атмосфере? 75-летний изобретатель Брюс Кроуэр на практике доказал, что это возможно.Слайд 2
4-тактный двигатель Первый такт, впуск. Поршень идет вниз, клапан впуска открывается, и топливная смесь поступает из карбюратора в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается . Второй такт, сжатие . Поршень идет вверх, топливная смесь сжимается. Кокда поршень находится в нескольких миллиметрах от верхней мертвой точки ( ВМТ ), свеча воспламеняет топливо, сжатое поршнем. Третий такт, рабочий ход (расширение). После воспламенения горючего оно сгорает, горячие газы быстро расширяются, толкая поршень вниз (оба клапана закрыты). Четвертый такт, выпуск. По инерции коленвал продолжает свое вращение (для равномерности вращения на коленвале установлены грузы - щеки коленвала ), поршень идет наверх. Одновременно открывается выпускной клапан, и отработавшие газы выходят в выхлопную трубу. При достижениии поршнем ВМТ , выпускной клапан закрывается
Слайд 3
Шеститактный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, для которого за основу взят четырёхтактный двигатель, но в нём в конструкцию введены новые элементы, повышающие его КПД и снижающие потери. При первом подходе двигатель задерживает потери тепла от четырёхтактного цикла Отто или цикла Дизеля, и использует их в качестве дополнительной мощности и во время выпускного хода поршня в том же самом цилиндре. В конструкциях таких двигателей используется пар или воздух в качестве рабочей среды для добавочного хода поршня, при котором вырабатывается мощность При втором подходе шеститактные двигатели используют в каждом цилиндре второй поршень, расположенный напротив основного, который движется с частотой, равной половине частоты основного поршня, и таким образом имеется шесть ходов поршней за каждый цикл. Функционально второй поршень заменяет клапанный механизм традиционного двигателя, но к тому же ещё и увеличивает степень сжатия l типа ll типа
Слайд 4
6-тактный двигатель Б.Кроуэра Брюс решил, что в концепции Отто не хватает еще двух тактов – рабочего и холостого. Но источником энергии для них должна служить не очередная порция топливовоздушной смеси, а избыточная температура! В качестве рабочего тела он применил простую воду. При атмосферном давлении вода, превращаясь в пар, увеличивает свой объем в 1600 раз и обладает колоссальной энергией. В двигателе Кроуэра вода впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капелек под давлением около 150 атм., когда заканчивается четвертый такт цикла Отто и поршень возвращается в исходное положение. Попадая на раскаленную поверхность поршня и гильзы цилиндра, вода превращается в пар и толкает поршень вниз, совершая рабочий пятый такт. На шестом такте отработанный пар удаляется из камеры сгорания через выпускной клапан. Таким образом Кроуэр заставляет уже сгоревшее топливо еще раз совершить полезную работу, используя его «тепловой фантом». Эту концепцию изобретатель назвал Steam -o- Lene .
Слайд 5
+ 6-тактного двигателя Б.Кроуэра Преимущества Steam -o- Lene перед традиционными четырехтактными ДВС очевидны. Во-первых, радикально решается проблема эффективного охлаждения внутренних стенок камеры сгорания и специальная система охлаждения весом более 100 кг оказывается не у дел. Отсутствие радиатора позволяет дизайнерам уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления кузова автомобиля за счет отказа от воздухозаборников и решетки радиатора. А это один из самых существенных факторов, влияющих на расход топлива при скоростях выше 60 км/ч. Во-вторых, внутреннее охлаждение позволяет существенно, на 30–50%, форсировать двигатели по степени сжатия, избежав при этом детонации. Степень сжатия для бензиновых модификаций может быть увеличена до 14–16:1, а для дизельных – до 25–35:1. Это резко повышает эффективность сгорания топливовоздушной смеси (на 40% по сравнению с циклом Отто), тем самым улучшая экологические характеристики двигателя. Размеры и масса мотора могут быть снижены без ущерба для динамики авто. Два рабочих такта из шести в цикле Кроуэра позволяют значительно снизить скорость вращения коленвала и получить ровную и насыщенную «полку» крутящего момента с самых низких оборотов. Steam -o- Lene может отлично работать на низкокачественном дешевом топливе без антидетонационных присадок. Топливом могут служить биоэтанол , дизель, природный газ и даже топочный мазут. Относительно низкий температурный режим в камере сгорания резко снижает образование вредной двуокиси азота. А между тем системы фильтрации и нейтрализации двуокиси азота в современных автомобилях весьма дорогостоящи. Брюс также предполагает, что горячий пар может предотвращать появление нагара на клапанах и стенках камеры сгорания, очищая их во время «парового» такта подобно пароочистителю. Но для подтверждения этого эффекта требуются длительные испытания прототипа. Концепция 6-тактного Steam -o- Lene с «паровым» рабочим тактом может быть модифицирована и дополнена за счет углубленного исследования термодинамики процесса. Брюсу кажется перспективной установка на двигатель турбокомпаунда – системы, в которой вслед за турбиной нагнетателя в выпускном тракте следует силовая турбина, сообщающая дополнительный крутящий момент коленчатому валу двигателя посредством гидромуфты. Турбокомпаунд мог бы повысить эффективность работы двигателя еще на 10–15%. Некоторые специалисты, анализировавшие концепцию 6-тактного ДВС с впрыском воды, отмечают, что теоретически возможны даже два последовательных паровых такта. Если это подтвердится в ходе испытаний, то Steam -o- Lene может стать уже 8-тактным и еще более экономичным.
Слайд 6
- 6-тактного двигателя Б.Кроуэра концепция Кроуэра не лишена недостатков. Основная проблема – это замерзание воды зимой. Добавление антифриза может негативно сказаться на эффективности испарения и экологических параметрах двигателя. Проблему могла бы решить термоизоляция водяного резервуара и его предварительный подогрев от аккумулятора. Но как быть, если автомобиль длительное время находится на открытом воздухе? Другая проблема – необходимость установки на автомобиле дополнительного оборудования для хранения и конденсации воды. Правда, масса его обещает быть незначительной: в рабочем контуре пар и вода будут находиться при атмосферном давлении и максимальной температуре чуть более 100˚С, что позволяет использовать вместо металла легкие пластмассы. Не исключено, что часть воды будет попадать в моторное масло и это потребует установки специального сепаратора для ее отделения. Впрочем, давно отработанные технологии смазки паровых турбин для нужд энергетики имеют целый ряд готовых решений этой проблемы. Для изготовления клапанов, поршня и гильзы цилиндра, скорее всего, потребуются нержавеющие материалы, в частности керамика. Steam -o- Lene не может работать полноценно сразу после запуска – ему нужно время для разогрева рабочих поверхностей камеры сгорания до 450–500˚С. Несколько минут он работает как обычный 4-тактный ДВС, а затем переходит на полный рабочий цикл. Перед остановкой мотор тоже должен некоторое время поработать в 4-тактном режиме для полного удаления пара из цилиндра. Разумеется, вода должна быть дистиллированной: при использовании обычной на седле клапана со временем образуется твердая накипь, обладающая высокими абразивными свойствами. При серийном производстве двигателей цикла Кроуэра придется наладить целую инфраструктуру производства и реализации дистиллированной воды.
Слайд 7
M4+2 Двигатели M4+2 реализованы в двигателях Бир Хэд , содержащих два противоположно расположенных поршня в одном цилиндре. Один из поршней движется с частотой, равной половине частоты другого поршня. Основной функцией второго поршня является замена клапанного механизма обычного четырёхтактного двигателя.
Слайд 8
источники https:// ru.wikipedia.org http:// www.popmech.ru/article/3378-parovoy-fantom-topliva
nsportal.ru
Шеститактный двигатель — с русского
См. также в других словарях:
Шеститактный двигатель — Шеститактный двигатель это тип двигателя внутреннего сгорания, для которого за основу взят четырёхтактный двигатель, но в нём в конструкцию введены новые элементы, повышающие его КПД и снижающие потери. Два разных типа шеститактных… … Википедия
Двигатель Стирлинга — Двигатель Стирлинга … Википедия
Двигатель Ленуара — в двух проекциях … Википедия
Двигатель со встречным движением поршней — Дизель 2Д100 со встречным движением поршней, использовался на тепловозах ТЭ3 … Википедия
Двигатель внутреннего сгорания — Схема: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем … Википедия
Двигатель — У этого термина существуют и другие значения, см. Двигатель (значения). Двигатель, мотор (от лат. motor приводящий в движение) устройство, преобразующее какой либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века… … Википедия
Двигатель Вальтера — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия
Двигатель внешнего сгорания — Статья состоит из словарного определения термина. Пожалуйста, доработайте статью, приведя ее в соответствие с правилами. Подробности могут быть на странице обсуждения. В Википедии статьи, состоящие только из словарного определения, не… … Википедия
V-образный двигатель — Двигатель Mercedes V6 Rennmotor V образная схема двигателя схема расположения цилиндров поршневого двигателя в … Википедия
Четырёхтактный двигатель — Работа четырёхтактного двигателя в разрезе. Цифрами обозначены такты Четырёхтактный двигатель поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за… … Википедия
Воздушно-реактивный двигатель — (ВРД) тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется смесь забираемого из атмосферы воздуха и продуктов окисления топлива кислородом, содержащимся в воздухе. За счёт реакции окисления рабочее тело нагревается… … Википедия
translate.academic.ru
Шеститактный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом техническом решении продукты сгорания не выпускаются в атмосферу, а претерпевают дополнительный такт сжатия и, в зоне достижения поршнем верхней мертвой точки, в камеру сгорания впрыскивается дозированная струя воды. При этом за счет еще очень высокого теплосодержания продуктов сгорания вода испаряется и создается дополнительное рабочее тело (продукты сгорания плюс пары воды), которое совершает второй полноценный (аналогичный первому) рабочий ход. И только по завершении второго рабочего хода отработавшее рабочее тело выпускается в атмосферу (шестой такт). Отличительная особенность описываемого шеститактного двигателя состоит в том, что камера сгорания каждого цилиндра выполнена цилиндроконической и дополнительно снабжена форсункой для впрыскивания в камеру сгорания воды при помощи насоса высокого давления. 3 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к области автомобилестроения, и может использоваться в других отраслях промышленности, где применяются двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и предназначено существенно повысить их эффективность.
Поиск аналогов технических решений выполнен по источникам патентной и технической информации России (СССР), США, Германии, Франции, Великобритании, Японии, Европейского патентного ведомства за период с 1929 по 2014 год. Выявлены оригинальные технические решения по совершенствованию ДВС.
Наиболее близким техническим решением является четырехтактный двигатель внутреннего сгорания по заявке №2009123674/06, опубл. 27.12.2010, бюл. №36. Данный ДВС имеет спаренные цилиндры - основной и дополнительный, причем выходная труба основного цилиндра является одновременно входной трубой дополнительного цилиндра. Рабочий процесс этого ДВС организован таким образом: отработавшие продукты горения основного цилиндра не выпускаются в атмосферу, а поступают в дополнительный цилиндр и используются в качестве составной части рабочего тела вместе с парами воды, впрыскиваемой в дополнительный цилиндр. Впрыск воды в дополнительный цилиндр производят в конце такта сжатия в дополнительном цилиндре. В последнем реализуется четырехтактный цикл, как и в основном цилиндре за исключением того, что в основном цилиндре рабочий цикл осуществляется за счет сгорания бензино-воздушной смеси и образовавшегося при этом рабочего тела в виде продуктов горения, а в дополнительном - за счет рабочего тела, полученного как сумма продуктов горения и паров воды, впрыскиваемой в дополнительный цилиндр и испарившейся за счет высокого теплосодержания продуктов горения, поступивших из основного цилиндра. Дозирование массы впрыскиваемой воды осуществляется из расчета создания в дополнительном цилиндре давления, равного давлению в основном цилиндре при совершении в нем такта рабочего хода.
Таким образом, в известном ДВС, который является прототипом заявляемого, рабочий процесс организован с использованием дополнительного цилиндра. Несмотря на его положительные качества, в том числе: уменьшение удельного расхода горючего практически в два раза по сравнению с лучшими современными образцами ДВС; снижение токсичности продуктов горения; снижение тепловой нагрузки на двигатель; снижение шумности работы; повышение термодинамического КПД двигателя, он имеет недостаток, заключающийся в усложненной по сравнению с существующими двигателями конструкции.
Основной задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции ДВС при сохранении всех остальных качеств прототипа.
Данная задача решается изменением организации рабочего процесса в двигателе и конструктивными изменениями двигателя. Организация рабочего процесса состоит в том, что после завершения такта рабочего хода продукты горения не выпускаются в атмосферу, а претерпевают дополнительное сжатие и в зоне достижения поршнем верхней мертвой точки в камеру сгорания впрыскивают струю воды, которая за счет еще очень высокого теплосодержания продуктов горения испаряется, создавая дополнительное рабочее тело в виде парообразной воды. Суммарное рабочее тело (продукты горения и пары воды) совершают дополнительный рабочий ход и только потом последний такт - выпуск охлажденных продуктов сгорания с парами воды в атмосферу.
Рабочий процесс реализуется в шеститактном двигателе внутреннего сгорания, включающем, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем и шатуном, скрепленным с коленчатым валом, головку блока цилиндров с газораспределительным механизмом и камерами сгорания, при этом каждая камера сгорания выполнена цилиндроконической и снабжена, по меньшей мере, одной свечой зажигания и, по меньшей мере, одной форсункой для впрыска в камеру сгорания воды, двигатель дополнительно снабжен емкостью с водой и импульсным насосом высокого давления для подачи воды через форсунку в продукты сгорания, сжатые после рабочего хода от горения бензовоздушной смеси для совершения дополнительного рабочего хода, причем свеча зажигания вмонтирована в цилиндрической части камеры сгорания, а форсунка вмонтирована в конической части камеры.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «новизна».
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом.
На фиг. 1 показана схема головки блока цилиндров (ГБЦ).
Позицией 1 обозначен корпус цилиндра, позицией 2 - камера сгорания, позицией 3 - шаровой клапан, позицией 4 - входная труба, позицией 5 - выходная труба, позицией 6 - форсунка, позицией 7 - свеча зажигания, позицией 8 - поршень, позицией 9 - выемка в шаровом клапане.
Последовательность работы элементов двигателя показана на фиг. 2.
При впуске бензино-воздушной смеси полость входной трубы через выемку в шаровом клапане соединяется с полостью цилиндра, который заполняется горючей смесью при движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), при этом выпускная труба закрыта. При обратном движении поршня (от НМТ к ВМТ) происходит такт сжатия (Сж.-1).
В момент достижения поршнем зоны ВМТ происходит зажигание горючей смеси и поршень совершает такт рабочего хода (Рх.-1) за счет горения горючей смеси. После завершения Рх.-1 поршень поднимается к ВМТ и происходит второй такт сжатия (Сж.-2). В момент достижения поршнем зоны ВМТ (завершение такта Сж.-2) происходит впрыск воды в камеру сгорания, вода испаряется, создается смесь рабочего тела (продукты горения и водяной пар), который создает второй рабочий ход поршня (Рх.-2). При этом выпускная и впускная трубы закрыты. При обратном движении поршня (к ВМТ) выпускная труба открывается и продукты горения вместе с парами воды выпускаются в атмосферу - это шестой такт рабочего цикла двигателя по данному изобретению.
Термодинамическое обоснование работоспособности такого двигателя подобно обоснованию работоспособности ДВС прототипа [9].
Температура выхлопных газов по предлагаемому техническому решению существенно ниже, чем у существующих четырехтактных двигателей, а термодинамический КПД существенно выше и может превышать 70%. Снижение температуры выхлопных газов определяется расходом теплоты продуктов горения на парообразование впрыскиваемой воды для совершения второго полноценного рабочего хода (Рх.-2). Токсичность выхлопных газов снижается за счет разбавления их парами воды примерно в два раза. Шумность работы двигателя снижается за счет существенного снижения скорости истечения выхлопных газов по сравнению с современными четырехтактными ДВС. Тепловые нагрузки на двигатель снижаются также за счет расхода тепла на парообразование воды.
Сравнение заявляемого с другими техническими решениями не выявило в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень»
На фиг. 3 приведена P, V - диаграмма шеститактного цикла ДВС по предлагаемому изобретению. Исходное состояние соответствует точке 0 на диаграмме. В этой точке P = 1 ат; V = Vкс (где Vкс - объем камеры сгорания). В такте «впуск» горючая смесь заполняет объем всего цилиндра Vц. На диаграмме это т. 1. Переход из состояния 0 в состояние 1 процесс изобарный (P = const). В т. 1 давление P = 1 ат; V = Vц (объем цилиндра включает объем рабочего хода цилиндра и объем камеры сгорания, т.е. Vц = Vр.х. + Vкс). Следующий такт «сжатие» (Сж-1) происходит в изотермических условиях (T = const) и система переходит в состояние, соответствующее т. 2 диаграммы (поршень достигает верхней мертвой точки). В этой точке происходит зажигание горючей смеси, давление возрастает при постоянном объеме (V = const-изохорный процесс) и система приобретает состояние, соответствующее точке 3 на диаграмме. Далее совершается такт «рабочий ход» за счет продуктов сгорания горючей смеси (Рх-1). При этом в цилиндре падает давление до некоторого остаточного, а объем, занимаемый продуктами горения, увеличивается до значения Vц. Система приобретает состояние, соответствующее точке 4 на диаграмме.
В современных четырехтактных двигателях точка 4 на диаграмме соответствует выпуску продуктов горения в атмосферу. Но согласно сформулированному нами способу организации рабочего процесса ДВС продукты горения после завершения рабочего хода (Рх.-1) не выбрасываются в атмосферу, а претерпевают дополнительное сжатие. Этот процесс описывается кривой 4-5 диаграммы (Сж.2). В т. 5 продукты горения сжимаются до объема камеры сгорания (V = Vкс) и в этот момент происходит впрыск воды, вода испаряется и за счет смешанного рабочего тела (продукты сгорания + пары воды) давление в камере сгорания повышается до уровня, необходимого для совершения полноценного рабочего хода, т.е. система принимает состояние, соответствующее т. 6 диаграммы, эквивалентное состоянию 4. Далее совершается такт второго рабочего хода (Рх.-2). По завершении Рх-2 система приходит в состояние, соответствующее т. 7 диаграммы. Здесь происходит истечение продуктов горения и паров воды, система приходит в исходное состояние.
Примечание
В описании изобретения использованы примеры ДВС с нетрадиционным газораспределительным механизмом (ДВС по патенту РФ №2333368 от 10.09.2008, в котором вместо тарельчатых клапанов использованы шаровые клапана). Однако предлагаемая организация рабочего процесса ДВС в равной мере применима для любого газораспределительного механизма, в том числе традиционного, используемого в современных ДВС.
Источники информации
1. Патент США №1719116 МПК F01L 7/10 от 2.07.1929.
2. Патент США №4513568 от 30.04.1985.
3. Патент США №4809511 от 7.03.1989.
4. Патент РФ №2333368 от 10.09.2008.
5. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учебник для вузов/под ред. В.Н. Луканина, - 2-е изд. - М.: Высшая школа, 2005.
6. Большая российская энциклопедия. Т. 8, М.: 2008.
7. Техническая термодинамика. Под ред. В.И. Крутова. М.: Высшая школа, 1991.
8. Блинов М.В., Блинов В.И. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Заявка №2009123674/06, публ. 27.12.2010, бюл. №36.
9. Блинов В.И., Блинов М.В. Организация технической системы с использованием энергии отработавших газов. Сб. научных трудов МАДИ. М., 2011.
Шеститактный двигатель внутреннего сгорания, включающий, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем и шатуном, скрепленным с коленчатым валом, головку блока цилиндров с газораспределительным механизмом и камерами сгорания, отличающийся тем, что каждая камера сгорания выполнена цилиндроконической и снабжена, по меньшей мере, одной свечой зажигания и, по меньшей мере, одной форсункой для впрыска в камеру сгорания воды, двигатель дополнительно снабжен емкостью с водой и импульсным насосом высокого давления для подачи воды через форсунку в продукты сгорания, сжатые после рабочего хода от горения бензовоздушной смеси для совершения дополнительного рабочего хода, причем свеча зажигания вмонтирована в цилиндрической части камеры сгорания, а форсунка вмонтирована в конической части камеры.
www.findpatent.ru
Пятитактный двигатель работает и может пойти в производство – Обзор – Autoutro.ru
Двигатель с нечетным числом тактов - это, согласитесь, немного странно. На сегодняшний день у нас существуют двух-, четырех- и даже шеститактные двигатели (сразу после фазы "выпуска" в цилиндры впрыскивается вода для создания пара и получения двух дополнительных свободных тактов вследствие отходящего тепла). Теория пятитактного мотора была изобретена Герхардом Шмитцем довольно давно, и только сейчас британской компании Ilmor удалось создать полностью функциональный прототип.
Будучи разработчиком и поставщиком двигателей для Формулы-1 и Indycar, Ilmor построил то, что многие считали абсурдом, - пятитактный бензиновый мотор, который более эффективен, чем традиционные "четырехтактники". Если вы думаете, что это очень комплексное изобретение, то вы ошибаетесь: его принцип работы довольно прост.
Нормальный четырехтактный ДВС, который можно найти в любом автомобиле, работает в 4 этапа: впуск (поршень идет вниз, всасывая воздушно-топливную смесь), сжатие (поршень идет вверх, сжимая смесь), рабочий ход (искра свечи воспламеняет смесь и посылает поршень вниз), выпуск (поршень идет вверх, выпуская горячие отработавшие газы).
Для человека, имеющего поверхностные знания об автомобилях, все это выглядит, как очень эффективный способ, однако много энергии тратится впустую в фазах "рабочего хода" и "выпуска", поскольку процесс генерирует огромное количество тепла, которое в сущности нужно отводить во избежание проблем. Не говоря уже о том, что из четырех тактов только один рабочий, а остальные три осуществляются инерцией маховика или другими цилиндрами.
Пятитактный концепт использует два активных цилиндра (высокое давление), которые работают по классической 4-тактной схеме, и третий наращивающий центральный цилиндр (низкое давление).
Ключевой момент здесь - дополнительный цилиндр, который поочередно используется другими двумя, чтобы загрузить дополнительное давление сразу после окончания рабочего хода. Как только поршень достигает нижней части цилиндра, выпускной клапан открывается, позволяя горячему расширяющемуся газу выйти из цилиндра. Обычно он выходит через выхлопную трубу, но это ведь чистая потеря энергии.
Вместо этого все еще горячий газ сбрасывается в третий цилиндр, толкая его вниз и создавая дополнительный пятый такт, дающий коленвалу лишние 180 градусов вращения. Если это трудно понять на словах, просто посмотрите видео анимационного процесса (с 1:18).
В целом пятитактный двигатель обеспечивает расход топлива и уровень выбросов, сопоставимый с современными дизельными двигателями. 700-кубовый турбированный пятитактный мотор, собранный Ilmor, выдает 130 л. с. (более 185 л. с. на литр) и 166 Нм, что на 7 л. с. больше, чем у "фордовского" 1-литрового EcoBoost. Он потребляет 226 грамм бензина на 1 кВтч (измерения проходили на испытательном стенде при оптимальной работе двигателя, так что в реальности цифры будут немного другие).
Ilmor ищет потенциального инвестора, чтобы построить второй пятитактный прототип, который будет опробован на транспортном средстве. Давайте надеяться, что у них все получится, потому что эта технология может действительно повысить эффективность гибридных силовых агрегатов на 10 процентов.
autoutro.ru
Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания и шеститактный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам работы двигателей внутреннего сгорания. Технической задачей является повышение надежности работы двигателя. Сущность изобретения в части способа заключается в том, что в шеститактном двигателе внутреннего сгорания сжимают рабочее тело в насосном цилиндре и заполняют блок сжигания топлива рабочим телом. Затем воспламеняют рабочее тело в камере сжатия и сгорания блока сжигания топлива изолированно от цилиндров, соединяют блок сжигания с рабочим цилиндром в районе верхней мертвой точки его поршня и совершают рабочий ход в рабочем цилиндре, который затем освобождают от продуктов сгорания. Согласно изобретению в блоке сжигания топлива аккумулируют энергию сжатия и сгорания при помощи подвижного поршня с реактивным элементом, например пружиной, с увеличением при этом объема камеры и возврата энергии во время рабочего хода, во время которого поршень насосного цилиндра совершает такт сжатия, причем объем камеры сжатия и сгорания в исходном состоянии равен нулю. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится области двигателестроения, а именно к способам работы двигателей внутреннего сгорания.
Известен способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в сжатии рабочего тела в насосном цилиндре, заполнении блока сжигания топлива рабочим телом, вспышке, сгорании рабочего тела в камере сжатия и сгорания блока сжигания топлива изолированно от цилиндров, соединении блока сжигания с рабочим цилиндром в районе верхней мертвой точки его поршня, совершении рабочего хода в рабочем цилиндре и освобождении их от продуктов сгорания (заявка ФРГ № 4231812, МПК F 02 G 3/00, опублик. 01.04.1993).Из этого же источника информации известен шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий насосный и рабочий цилиндры с поршнями, соединенными с коленвалом, блок сжигания топлива, соединенный с цилиндрами при помощи газораспределительного механизма.Недостатком известных технических решений является малая надежность работы.Технической задачей является повышение надежности работы двигателя.Поставленная задача в части способа достигается тем, что в способе работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания, заключающемся в сжатии рабочего тела в насосном цилиндре, заполнении блока сжигания топлива рабочим телом, вспышке, сгорании рабочего тела в камере сжатия и сгорания блока сжигания топлива изолированно от цилиндров, соединении блока сжигания с рабочим цилиндром в районе верхней мертвой точки его поршня, совершении рабочего хода в рабочем цилиндре и освобождении их от продуктов сгорания, согласно изобретению в блоке сжигания топлива аккумулируют энергию сжатия и сгорания при помощи подвижного поршня с реактивным элементом, например пружиной, с увеличением при этом объема камеры и возврата энергии во время рабочего хода, во время которого поршень насосного цилиндра совершает такт сжатия, причем объем камеры сжатия и сгорания в исходном состоянии равен нулю.Поставленная задача в части способа достигается также тем, что для применения топлива с любым октановым числом могут регулировать жесткость реактивного элемента, например, автоматически.Поставленная задача в части устройства достигается тем, что в шеститактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем насосный и рабочий цилиндры с поршнями, соединенными с коленвалом, блок сжигания топлива, соединенный с цилиндрами при помощи газораспределительного механизма, согласно изобретению блок сжигания топлива выполнен двухкамерным в виде цилиндра с днищем, в котором выполнены отверстия, одно для соединения с насосным цилиндром, а другое – с рабочим цилиндром, и в котором установлен подвижный поршень, нагруженный реактивным элементом, например пружиной, придавливающим подвижный поршень к днищу камеры, а реактивный элемент выполнен с возможностью аккумулирования энергии сжатия и сгорания и возврата ее во время рабочего хода поршня рабочего цилиндра.Поставленная задача в части устройства достигается также тем, что газораспределительный механизм может быть выполнен в виде вращающихся газораспределительных шайб.Поставленная задача в части устройства достигается также тем, что реактивный элемент может быть выполнен в виде многоступенчатой пружины.Изобретения поясняются при помощи чертежей.На фиг. 1 представлена круговая диаграмма рабочего процесса двигателя;на фиг. 2 – продольный разрез двигателя.Двигатель, реализующий заявленный способ работы, содержит насосный 3 и рабочий 4 цилиндры с поршнями соответственно 6 и 7, соединенными с коленвалом 8. Насосный цилиндр 3 снабжен каналом 12 подвода рабочего тела. Рабочий цилиндр 4 снабжен каналом 13 вывода отработанных газов. Блок 1 сжигания топлива выполнен двухкамерным в виде цилиндра с днищем, в котором выполнены отверстия, одно для соединения с насосным цилиндром 3, а другое – с рабочим цилиндром 4. В цилиндре блока 1 установлен подвижный поршень 5, нагруженный реактивным элементом 11 с регулятором натяжения. Поршень 5 разделяет цилиндр на две камеры: в одной – реактивный элемент 11, а в другой – камера 14 сжатия и сгорания переменного объема. При этом реактивный элемент 11 придавливает подвижный поршень 5 к днищу камеры 14 блока 1 и выполнен с возможностью аккумулирования энергии сжатия и сгорания и возврата ее во время рабочего хода поршня 7 рабочего цилиндра 4. Причем блок 1 сжигания топлива соединен с цилиндрами 3 и 4 при помощи газораспределительного механизма, выполненного, например, в виде газораспределительной шайбы 9.Заявленный способ реализуется следующим образом. Поршень 5 прижат к днищу камеры 14 реактивным элементом 11, например пружиной. Объем камеры 14 при этом равен нулю. В насосном цилиндре 3 происходит всасывание через канал 12 рабочего тела, и после отсечения объема цилиндра от канала 12 происходит сжатие рабочего тела, которое при этом поступает в камеру 14 сжатия и сгорания, в которой рабочее тело воспламеняется и сгорает обособленно от цилиндров 3 и 4. Причем время сгорания может происходить в течение 180
поворота вала. После воспламенения объем камеры 14 увеличивается. При этом энергия сгорания аккумулируется в реактивном элементе 11. После подхода поршня 7 рабочего цилиндра 4 к верхней мертвой точке (ВМТ) с ним соединяется камера 14, которая освобождается при этом от продуктов сгорания. Объем камеры 14 при этом уменьшается до нуля, и она отсекается от рабочего цилиндра 4, из которого расширившиеся продукты сгорания удаляются через канал 13.При использовании заявленного способа работы увеличивается полнота сгорания топлива, а также уменьшаются нагрузки в механизме двигателя.Увеличение продолжительности сгорания позволит создать многотопливный двигатель с использованием как газовых топлив, так и тяжелых жидких. Жесткость реактивного элемента 11 может регулироваться в зависимости от сорта используемого топлива.Формула изобретения
1. Способ работы шеститактного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в сжатии рабочего тела в насосном цилиндре, заполнении блока сжигания топлива рабочим телом, вспышке, сгорании рабочего тела в камере сжатия и сгорания блока сжигания топлива изолированно от цилиндров, соединении блока сжигания с рабочим цилиндром в районе верхней мертвой точки его поршня, совершении рабочего хода в рабочем цилиндре и освобождении их от продуктов сгорания, отличающийся тем, что в блоке сжигания топлива аккумулируют энергию сжатия и сгорания при помощи подвижного поршня с реактивным элементом, например пружиной, с увеличением при этом объема камеры и возврата энергии во время рабочего хода, во время которого поршень насосного цилиндра совершает такт сжатия, причем объем камеры сжатия и сгорания в исходном состоянии равен нулю.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для применения топлива с любым октановым числом регулируют жесткость реактивного элемента, например, автоматически.3. Шеститактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий насосный и рабочий цилиндры с поршнями, соединенными с коленвалом, блок сжигания топлива, соединенный с цилиндрами при помощи газораспределительного механизма, отличающийся тем, что блок сжигания топлива выполнен двухкамерным в виде цилиндра с днищем, в котором выполнены отверстия, одно для соединения с насосным цилиндром, а другое – с рабочим цилиндром, и в котором установлен подвижный поршень, нагруженный реактивным элементом, например пружиной, придавливающим подвижный поршень к днищу камеры, а реактивный элемент выполнен с возможностью аккумулирования энергии сжатия и сгорания и возврата ее во время рабочего хода поршня рабочего цилиндра.4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что газораспределительный механизм выполнен в виде вращающихся газораспределительных шайб.5. Двигатель по любому из пп.3 и 4, отличающийся тем, что реактивный элемент выполнен в виде многоступенчатой пружины.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2www.findpatent.ru
