Двигатель внутреннего сгорания

02 25/022 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Михайлов Николай Борисович(57) 1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий компрессорный и рабочий цилиндры, поршни, камеру сгорания с впускным и выпускным клапанами, устройство для подачи топлива, форсунку для впрыска воды, водяной насос с датчиком регулирования подачи воды, выпускную магистраль, сообщенную с рабочим цилиндром посредством выхлопного окна, выполненного в боковой стенке последнего, редукционный клапан, установленный в выпускной магистрали напротив выхлопного окна, и впускную трубу, сообщенную через клапан с полостью компрессорного цилиндра, отличающийся тем, что впускная труба компрессорного цилиндра соединена с карбюратором, а форсунка для впрыска воды установлена в полости рабочего цилиндра. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что впускной и выпускной клапаны камеры сгорания выполнены обратными, а выпускной клапан дополнительно снабжен механическим приводом, включающим толкатель с пружиной и кулачковый вал. Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания. Известные двигатели внутреннего сгорания (карбюраторные) имеют сложную, дорогостоящую систему электрического зажигания от искры или принудительное (см. Орлин А.С., Круглов М.Г. Двигатели внутреннего сгорания. М. Машиностроение, 1985, с. 107-109). Двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия усложнены топливной аппаратурой с предъявляемыми к ней высокими требованиями (см. вышеприведенный источник, с. 124-214). Все двигатели внутреннего сгорания имеют необходимость системы охлаждения, забирающей до 35 тепла и до 55 теряющейся с выхлопными газами (см. Ховах М.Е., Маслов Г.С. Автомобильные двигатели. М. Машиностроение, 1971, с. 167-169). 2272 1 Топливная аппаратура, системы зажигания и охлаждения требуют привода и связанных с этим механических потерь, эксплуатационных затрат и являются источниками неисправностей. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому двигателю является двигатель внутреннего сгорания двустороннего действия 1, который содержит компрессорный и рабочий цилиндры, поршни, разделяющие каждый из цилиндров на надпоршневую и подпоршневую полости, камеры сгорания, с форсунками для впрыска топлива и воды, подключены к надпоршневым и подпоршневым полостям цилиндров через клапаны, воздухо-впускную трубу, сообщеннуюкомпрессорным цилиндром через клапаны, а рабочий цилиндр выполнен с кольцевым рессивером, охватывающим его посередине, подпоршневая и надпоршневая полости этого цилиндра сообщены с рессивером при помощи одного ряда окон в боковой стенке, причем рессивер подключен к выпускной магистрали через отверстия, а выпускные клапаны установлены в отверстиях, и орган управления ими выполнен в виде центробежного регулятора. Недостатками этого двигателя являются конструктивная сложность, заключающаяся в необходимости теплообменников нагрева воды, топливной и водяной аппаратуры, впрыска под высоким давлением в камеры сгорания. Задачей изобретения является упрощение конструкции и рабочего процесса, снижение стоимости изготовления. Обосновано это совокупностью, взаимодействием и причинно-следственной связью положительных качеств двигателей карбюраторного - упрощения конструкции и смесеобразования, дизеля - высокого теплового КПД, паровой машины - высокого механического КПД и литровой мощности с термически приемлемым рабочим телом, позволяющим работу двустороннего действия без системы охлаждения. Поставленная задача разрешается тем, что заявляемый двигатель содержит компрессорный и рабочий цилиндры, поршни, камеру сгорания с автоматически действующими от перепада давлений впускным и выпускным клапанами обратного действия, карбюратор, впускную трубу с автоматически открывающимся клапаном для впуска горючей смеси в полость компрессора. Для открытия выпускного клапана камеры сгорания имеется толкатель с пружиной и кулачковый валик. Форсунка впрыска холодной воды в полость рабочего цилиндра подключена к водяному насосу, регулирующему количество подачи воды датчиком в выпускной магистрали, действующим от температуры выхлопных газов. В выпускной магистрали напротив выхлопного окна имеется редукционный клапан с приводом от центробежного регулятора. Такое конструктивное выполнение позволяет более качественно приготавливать горючую смесь вне камеры сгорания и воспламенять ее в камере от сжатия парогазовой смесью из рабочего цилиндра с последующим смешиванием их и диссоциацией влаги, а в нужный момент открытие выпускного клапана для осуществления рабочего хода поршня. В конце рабочего хода в отработанное тело форсункой,при значительно низком давлении по сравнению с прототипом, впрыскивается холодная вода для ассоциации влаги рабочего тела и снижения давления в полости рабочего цилиндра, а при открытии выхлопного окна остаток давления в рабочей полости, необходимый для достаточного сжатия воспламенения заряда горючей смеси в камере сгорания, регулируется редукционным клапаном. В двигателе 1 редукционный клапан исполняет функцию регулирования давления выхлопа соответственно отрицательным силам инерции в моменты перехода ВМТ и МТ. В предложенной совокупности признаков редукционный клапан приобретает функцию обеспечения воспламенения в камере сгорания. На чертеже приведена принципиальная схем заявляемого двигателя внутреннего сгорания. Двигатель состоит из карбюратора 1, впускной трубы 2. клапана 3 с пружиной, сообщающего полость компрессорного цилиндра 4 с впускной трубой, поршня компрессора 5 с вытеснителем 6 для уменьшения мертвого объема компрессора, клапана 7 камеры сгорания 8 и ее выпускного клапана 9, снабженного толкателем 10 с пружиной и кулачковым валом 11, для сообщения камеры сгорания с полостью рабочего цилиндра 12 с рабочим поршнем 13. Полость рабочего цилиндра снабжена форсункой 14 для впрыска холодной воды, а в боковой стенке имеет выхлопное окно 15, сообщающее ее с выпускной магистралью 16 посредством редукционного клапана 17 с приводом 18 от центробежного регулятора 19. Тепловой датчик 20 с тягой, расположенный в выпускной магистрали, регулирует количество подачи воды водяным насосом 21, сообщеннымфорсункой 14 в полость цилиндра 12. Рабочий поршень 13 через рабочий шатун 22, коленчатый вал 23, шатун компрессора 24 связанпоршнем компрессора 5. Цилиндры и камера изолированы теплоизоляцией 25. Рабочий процесс происходит следующим образом при движении поршня 5 вниз приготовленная в карбюраторе 1 горючая смесь по впускной трубе 2 через впускной клапан 3 заполняет полость компрессорного цилиндра 4. После перехода поршнем 5 НМТ клапан 3 закрывается и при движении его вверх начинается сжатие горючей смеси до превышения давления в камере сгорания 8, клапан 7 открывается и происходит нагнетание горючей смеси в камеру 8 с ее завихрением, вследствие открытия клапана одной стороной (как показано на схеме) при закрытом клапане 9 до прихода поршня 5 в ВМТ, когда клапан 7 закрывается и удерживается в закрытом положении за счет перепада давлений в камере и снаружи. В это время в рабочей полости цилиндра 12 при подходе поршня 13 к открытию выхлопного окна 15 произошел впрыск форсункой 14 холодной воды, и как следствие ассоциации влаги рабочего тела, резкое снижение давления и температуры парогазовой смеси в полости цилиндра 12, и, при движении поршня 13 вверх, ее сжатие до момента превышения давления в камере 8. От перепада давлений открывается клапан 9 и парогазовая смесь нагнетается,2 2272 1 завихряясь, в камеру 8, вследствие смещения тарелки клапана 9 на половину ее окружности с одной стороны к стенке камеры 8. Нагнетание парогазовой смеси и сжатие горючей смеси в камере 8 происходит до момента воспламенения последней и уравнивания давлений в камере 8 и полости цилиндра 12, тогда происходит автоматическое закрытие клапана 9 под воздействием выталкивающего момента. Вследствие повышения температуры от сгорания горючей смеси и перемешивания от завихрения с парогазовой смесью происходит диссоциация влаги со снижением температуры в камере 8 до 500-600 С при повышении давления в ней. При подходе поршня 13 к ВМТ давление в полости цилиндра 12 и камеры 8 уравнивается, и в этот момент кулачок 11 посредством толкаталя 10 открывает клапан 9, и происходит рабочий ход поршня 13, усилие которого передается через шатун 22 коленчатому валу 23 и связанному с ним посредством шатуна 24 поршню компрессора 5. При двустороннем исполнении рабочий процесс происходит аналогично. Количество впрыска воды в полость цилиндра 12 регулируется датчиком 20 с тягой, действующим с увеличением температуры выхлопных газов на увеличение подачи воды водяным насосом 21 и действующим наоборот при снижении температуры выхлопа. Центробежный регулятор 19 при повышении оборотов через исполнительный механизм 18 воздействует на клапан 17, увеличивая сопротивление выхлопу через окно 15 в выпускную магистраль 16, и наоборот,уменьшает сопротивление при падении оборотов. Возможна корректировка регулятора 19 в зависимости от разрежения во впускной трубе 2. Такое исполнение двигателя предполагает повышение КПД до 70. Технических трудностей изготовления заявляемого двигателя по материалам и технологии не имеется. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3