двигатель внутреннего сгорания

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр, в котором с возможностью возвратно-поступательного движения установлен поршень, впускной и выпускной клапаны и по меньшей мере одну форсунку, установленную в стенке цилиндра перпендикулярно его оси на расстоянии 2/3 хода поршня от дна цилиндра и связанную с источником воды, отличающийся тем, что дно поршня выполнено с рассекателем в виде центрального канала с расходящимися от него криволинейными боковыми каналами, причем входное отверстие центрального канала ориентировано с возможностью соосного взаимодействия с форсункой, при этом дно поршня выполнено из материала, обладающего высокой разгаростойкостью, например из штамповой стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области двигателестроения.

Известен двигатель внутреннего сгорания, в котором с возможностью возвратно-поступательного движения установлен поршень, впускной и выпускной клапаны, и по меньшей мере, одна форсунка, установленная в стенке цилиндра, перпендикулярно его оси на расстоянии 2/3 хода поршня от дна цилиндра, и связанная с источником воды (Заявка ДЕ-2631407, кл. F 02 B 47/02, 1979) - прототип.

Устройство имеет ряд недостатков.

При впрыскивании топлива в него добавляют воду. Однако, вода обычно полностью не разлагается в процессе работы двигателя. Воду сложно распылить и она ударяется струей в дно поршня (на поршне имеется заметное пятно от воздействия со струей воды). Кроме того, при наличии в топливе воды последнее не сгорает полностью, образуется нагар, снижается мощность, повышается детонация.

Сущность изобретения заключается в том, что дно поршня выполнено с рассекателем в виде центрального канала с расходящимися от него криволинейными боковыми каналами, причем входное отверстие центрального канала ориентировано с возможностью соосного взаимодействия с форсункой, а дно поршня выполнено из материала, обладающего высокой разгаростойкостью, например, из штамповой стали. Это позволяет при снижении давления в цилиндре от сгоревшего топлива во второй половине рабочего хода увеличить его за счет превращения в пар поступившей воды. При этом увеличивается мощность двигателя, его КПД и ресурс работы.

На фиг.1 представлен общий вид двигателя в осевом разрезе; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1 (на дно поршня).

Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр 1, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень 2, впускной 3 и выпускной 4 клапаны. В стенке цилиндра 1 перпендикулярно его оси на расстоянии 2/3 S от дна цилиндра 1 (где S ход поршня) установлена форсунка 5, связанная с источником воды. Дно поршня 2 выполнено с рассекателем 6 в виде центрального канала 7 с расходящимися от него криволинейными каналами 8, образующими ребристую поверхность. Входное отверстие центрального канала 7 ориентировано с возможностью соосного взаимодействия с форсункой 5, когда он находится на одном уровне с ней. Дно поршня 2 выполнено из материала, обладающего высокой разгаростойкостью, например, из штамповой стали 5ХНМ, 5 ХГТ и др.

Устройство работает следующим образом. В цилиндр 1 впрыскивается топливо через впускной клапан 3 и сжимается поршнем 2, двигающимся вверх. В нужный момент топливная смесь поджигается свечой (не показана), при этом в рабочей камере цилиндра резко поднимается температура и давление, и поршень 2 совершает рабочий ход, двигаясь вниз. При этом объем рабочей камеры цилиндра 1 увеличивается и давление газов в ней начинает снижаться. Когда поршень 2 пройдет 2/3 длины своего хода, ось форсунки 5 совместится с центральным каналом 7 рассекателя 6 и в цилиндр 1 впрыскивается вода. Момент впрыска может быть определен кулачком на распредвалу, датчиком положения поршня в цилиндре и т.д.

Вода под давлением рассекается по криволинейным каналам 8 и мгновенно превращается в пар, который увеличивает давление в рабочей камере цилиндра 1. При этом мощность двигателя увеличивается. Поскольку дно поршня 2 подвержено резкому перепаду температур, то оно выполнено в виде ребристого диска из разгаростойкого материала, который при этом не растрескивается и позволяет повышать ресурс работы двигателя.

Вода впрыскивается в цилиндр в определенный момент, заявленный в формуле, поскольку если воду подавать раньше, то это ведет к тому, что топливо сгорает не полностью, падает температура горения, образуется нагар, детонация. Если воду подавать позже, то она не успевает превращаться в пар, да и пропадает смысл повышения давления в цилиндре.

Использование предложенной конструкции является экономичным процессом, т. к. Используется практически вся энергия сгоревшего топлива, а выхлопные газы имеют низкую температуру. Двигатель часть цикла работает как двигатель внутреннего сгорания, а часть как паровая машина.