Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, использующим воду в рабочем цикле.

Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с клапанно-щелевой продувкой, содержит кривошипно-шатунный, газораспределительный механизмы и системы - охлаждения, смазки, питания, и зажигания. Где в цилиндре двигателя от начала сгорания предыдущей порции заряда до подготовки к сгоранию следующей достаточно одного оборота коленчатого вала или двух ходов поршня. Воздух при этом поступает от источника давления, например, от нагнетателя. Для питания используется нефтяное топливо.

/Рытвинский Г.Н. "Знакомтесь-двигатель". - М.: "Машиностроение". стр.10-14, рис.5б, 1993 г./ [1].

Недостатком известного двигателя является значительные эксплуатационные расходы на нефтяное топливо и высокая токсичность выхлопных газов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с рубашкой охлаждения, впускной, выпускной клапаны, зажигание рабочей смеси, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, насос и форсунку дозируемой подачи перегретой воды и систему подачи топливо-воздушной смеси. /Патент России, №2044900, F02B 47/02, 1995 г./ [2].

Недостатком данного двигателя является работа на дорогом углеводородном топливе и высокая токсичность выхлопных газов, отравляющих окружающую среду.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании высокоэкономичного и экологически чистого двухтактного двигателя внутреннего сгорания.

Поставленная задача решается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, например, жидкостную, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан с принудительным управлением, насос и форсунку для подачи жидкости в цилиндр, устройство зажигания рабочей смеси, согласно изобретению форсунка выполнена с кавитатором, например, в виде местного сужения ее канала. Устройство зажигания рабочей смеси выполнено в виде электродов, с возможностью регулирования зазора между ними. подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой дуги /электрической дуги/, причем электроды установлены в камере сгорания, в качестве жидкости используется электролит /водный раствор электролита/, например, водный раствор едкого кали, под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует.

При этом активная вставка электрода может быть выполнена из монолитного тугоплавкого материала, например, из медно-вольфрамового сплава, а ее держатель при этом может быть выполнен охлаждаемым, например, за счет передачи теплоты на корпус двигателя. Или активная вставка электрода может быть выполнена полой из тугоплавкого материала, например из медно-вольфрамового сплава, и изнутри охлаждаемой жидкостью, например, подведенной по трубкам из системы охлаждения двигателя.

Держатель активной вставки электрода, регулирующего зазор, может быть установлен в корпусе электрода на резьбе с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой.

Держатель активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, может быть установлен в корпусе электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины и распределительно-кулачкового вала, получающего вращение от распределительного вала двигателя.

Подача тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги может быть выполнено замыканием и размыканием контактов прерывателя-распределителя.

Сущность изобретения показана на чертежах, где:

фиг.1 - схематичный продольный разрез двигателя;

фиг.2 - вид кулачкового вала прерывателя-распределителя;

фиг.3 - схема кавитатора форсунки;

фиг.4 - схема полой активной вставки электрода.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 /фиг.1/, систему охлаждения, например, жидкостную /не показано/, поршень 2 и головку цилиндра 3, образующие камеру сгорания 4, выпускной клапан 5 с принудительным управлением, форсунку 6, выполненную с кавитатором 7 /фиг.3/ в виде местного сужения 8 ее канала 9, зона кавитации 10 и насос 11, например, плунжерный, кинематически связанный с кривошипно-шатунным механизмом 12. Насос и форсунка выполнены для подачи в цилиндр электролита /водного раствора электролита/, например, водного раствора едкого кали. Устройство зажигания рабочей смеси выполнено в виде электродов, с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой дуги (электрической дуги), установленных в камере сгорания, где под действием вольтовой дуги рабочая смесь диссоциирует. При этом, например, катод 13 выполнен с возможностью регулирования и установки зазора между электродами, для чего держатель 14 активной вставки 15 в корпусе 16 электрода установлен на резьбе и зафиксирован контргайкой 17. Анод 18 в этом случае может быть выполнен с возможностью зажигания вольтовой дуги за счет возвратно-поступательного перемещения держателя 19 активной вставки 20, в момент зажигания вольтовой дуги» в корпусе 21 электрода пружиной 22 и распределительно-кулачковым валом 23, получающим вращения от распределительного вала двигателя. Подача тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги может быть выполнено замыканием и размыканием контактов /не показано/ прерывателя-распределителя 24 с кулачковым валиком 25 /фиг.2/, получающим вращение, например, от распределительного вала двигателя. При этом активная вставка электрода может быть выполнена из тугоплавкого монолитного материала, например из медно-вольфрамового сплава, с держателем охлаждаемым передачей теплоты на корпус двигателя либо может быть выполнена с полостью 26 /фиг.4/ и охлаждаемой изнутри жидкостью подведенной по трубке 27 из системы охлаждения двигателя. Электролитный бак 28 для хранения запаса электролита.

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Перед пуском двигателя электролитный бак 28 /фиг.1-4/ заправляют электролитом /водным раствором электролита/, например водным раствором едкого кали и вкручивая или выкручивая держатель 14 активной вставки 15 электрода 13 в корпусе 16 устанавливают необходимый зазор между электродами вольтовой дуги и держатель 14 фиксируют контргайкой 17. Затем включают зажигание и прерыватель-распределитель 24, через замкнутые контакты /не показано/ падает постоянный ток например, силой 3-4А на электроды 13 и 18 вольтовой дуги. Топливный насос 11 забирает из электролитного бака 28 цикловую дозу электролита и под давлением, например, 2 МПа, и через форсунку 6 с кавитатором 7 впрыскивает ее в камеру сгорания 4. В кавитаторе 7, форсунки 6, в местном сужении 8 канала 9, скорость впрыскиваемого электролита резко возрастает, а давление падает до критического значения и схлопывание образовавшихся в кавитационной зоне 10 пузырей приводит к тончайшему распыливанию электролита и к диссоциации воды на водород и кислород, и за счет протекания постоянного тока через электролит /катод 13 - анод 18/ происходит электролиз - разложение воды на водород и кислород. Затем распределительно-кулачковый вал 23 и пружина 22, возвратно-поступательно перемещают держатель 19 активной вставки 20 в корпусе 21 зажигающего вольтовую дугу электрода 18, до соприкосновения активных вставок 15 и 20 и зажигают вольтовую дугу, под действием которой рабочая смесь в камере сгорания 4 диссоциирует и воспламеняется. Давление над поршнем 2 резко повышается, под действием которого поршень 2 от ВМТ перемещается к НМТ - происходит рабочий ход.

Еще до прихода поршня 2 к НМТ прерыватель-распределитель 24 на короткое время размыкает контакты /не показано/ электрической цепи вольтовой дуги и тушит ее, затем контакты вновь замыкаются и на электроды вольтовой дуги опять поступает постоянный ток.

Второй такт - выпуск. Поршень 2 от НМТ перемещается к ВМТ.

Выпускной клапан 5 принудительным управлением открывается и поршень 2, так как выпускной клапан 5 закрывается еще до прихода поршня 2 к ВМТ, частично освобождает цилиндр 1 от отработавших газов. Оставшаяся в цилиндре 1 часть газов поршнем 2 сжимается и циклы повторяются.

При этом головка цилиндра 3 и электроды вольтовой дуги охлаждаются жидкостью из системы охлаждения двигателя, которая для охлаждения полых активных вставок 15 и 20 поступает по трубке 27 в полость 26. Монолитные активные вставки охлаждаются за счет передачи теплоты на корпус двигателя.

Предлагаемый двухтактный двигатель внутреннего сгорания в эксплуатации высокоэкономичен и экологически чист, найдет широкое применение преимущественно в качестве силовой установки для транспортных средств.

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, насос и форсунку для подачи жидкости в цилиндр, устройство зажигания рабочей смеси, отличающийся тем, что форсунка выполнена с кавитатором, устройство зажигания рабочей смеси выполнено в виде электродов с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока зажигания и тушения вольтовой дуги (электрической дуги), причем электроды установлены в камере сгорания, в качестве жидкости используется электролит, например водный раствор едкого кали, под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что кавитатор форсунки выполнен в виде местного сужения ее канала.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что активная вставка электрода выполнена из монолитного тугоплавкого материала, а ее держатель при этом выполнен охлаждаемым.

4. Двигатель по п.1 или 3, отличающийся тем, что активная вставка электрода выполнена полой из тугоплавкого материала и изнутри охлаждаемой жидкостью.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что держатель активной вставки электрода, регулирующего зазор, установлен в корпусе электрода на резьбе с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайки.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что держатель активной вставки электрода, зажигающего вольтовою дугу, установлен в корпусе электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины и распределительно-кулачкового вала получающего вращение от распределительного вала двигателя.

7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подача тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги выполнено замыканием и размыканием контактов прерывателя распределителя.