двигатель внутреннего сгорания со взаимосоединенными поршнями

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндры (1, 2, 3, 4) сгорания, который включает по меньшей мере два комплекта цилиндров сгорания, в каждом из которых поршни двух противоположных цилиндров (1, 2, 3, 4) сгорания взаимосвязаны общим штоком (5, 6) поршня, причем два указанных штока (5, 6) поршня соединены посредством одного балансира (7), а пригодную для использования энергию отбирают из кинетической энергии указанного балансира (7), отличающийся тем, что он включает по меньшей мере два комплекта рабочих паровых цилиндров (14, 15, 16, 17), в каждом из которых поршни двух противоположных паровых цилиндров взаимосвязаны посредством общих штоков (19, 20) поршня, соединенных балансиром (18), причем указанный балансир (7) двигателя внутреннего сгорания и указанный балансир (18) парового двигателя жестко соединены между собой посредством соединения (21), каждый цилиндр (1, 2, 3, 4) сгорания включает теплообменник (12) для испарения охлаждающей жидкости из рубашки (9) охлаждения на каждом цилиндре (1, 2, 3, 4) сгорания под действием выхлопных газов, причем нагретый пар из рубашки (9) охлаждения каждого цилиндра (1, 2, 3, 4) сгорания поступает в паровой цилиндр (14, 15, 16, 17) через системы труб (13).

2. Двигатель внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что пар в конце рабочего хода возвращается через системы труб (22) и через терморегулятор (23) в рубашку (9) охлаждения для охлаждения цилиндров (1, 2, 3, 4) сгорания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, который имеет два комплекта взаимосоединенных поршней. Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания может быть соединен с паровым двигателем, который включает цилиндры камеры сгорания и паровые цилиндры.

Известно, что коэффициент полезного действия двигателя Отто является сравнительно низким по отношению к энергии сжигаемого топлива. Некоторые попытки увеличения коэффициента полезного действия двигателя совершались. Тем не менее, до сих пор двигателям внутреннего сгорания свойственны большие потери тепла, отдаваемого в окружающую среду.

Двигатели упомянутого выше типа описаны, например, в патентах GB 125395, GB 125174, GB 189373, GB 300631, US 2237014 и DE 102004013854.

Благодаря двигателю внутреннего сгорания согласно предлагаемому изобретению достигнуто существенное увеличение коэффициента полезного действия по сравнению с известными двигателями внутреннего сгорания. Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания может представлять собой двухтактный или четырехтактный двигатель с использованием топлива по выбору. Возможно также увеличение коэффициента полезного действия за счет использования большого количества тепла, созданного при сжигании топлива в двигателе внутреннего сгорания, для работы парового двигателя, соединенного с двигателем внутреннего сгорания.

На чертеже представлено изображение блок-схемы двигателя внутреннего сгорания, который соединен с паровым двигателем, в котором четыре цилиндра в двухтактном двигателе внутреннего сгорания соединены с четырьмя цилиндрами в паровом двигателе.

Двигатель внутреннего сгорания включает цилиндры 1, 2, 3 и 4 сгорания, который включает по меньшей мере два комплекта по два противоположных рабочих цилиндра сгорания (1, 2, 3, 4), причем противоположные поршни указанных двух противоположных цилиндров 1 и 3 сгорания соединены с общим штоком 5 поршня, а противоположные поршни указанных двух противоположных цилиндров 2 и 4 сгорания соединены с общим штоком 6 поршня. Штоки 5 и 6 поршней соединены с балансиром 7, который согласует перемещения штоков поршней, а пригодную для использования энергию отбирают из кинетической энергии указанного балансира (7). Один конец балансира 7 соединен с маховиком (маховик не показан на чертеже). Каждый цилиндр 1, 2, 3 и 4 сгорания включает рубашку 9 охлаждения. Кроме того, цилиндры сгорания содержат топливный клапан 10, клапан 24 для впуска воздуха в цилиндры 1, 2, 3 и 4 сгорания и выхлопной газовый клапан 11.

С двигателем внутреннего сгорания соединен паровой двигатель, который включает по меньшей мере два комплекта по два противоположных рабочих паровых цилиндра (14, 15, 16, 17). Таким образом, каждая рубашка 9 охлаждения соединена с теплообменником 12, в котором охлаждающая вода нагревается за счет газов, отводящихся из выхлопного газового клапана 11; это происходит до тех пор, пока охлаждающая вода не переходит в состояние перегретого пара. После этого выхлопной газ выбрасывают в атмосферу или используют для других целей. Через трубопровод 13 пар поступает в паровой цилиндр 14, расположенный в паровом двигателе.

Поршни указанных противоположных рабочих паровых цилиндров 14 и 15 соединены с общим штоком 19 поршня, а поршни указанных противоположных рабочих паровых цилиндров 16 и 17 соединены с общим штоком 20 поршня. Упомянутые выше штоки 19 и 20 соединены с балансиром 18. Качательные движения балансиров 7 и 18 жестко соединены между собой и согласовываются посредством соединения 21. После завершения цикла в паровом цилиндре 14 пар/конденсат возвращают в рубашку 9 охлаждения в виде охлажденного конденсата.

На чертеже цилиндр 1 сгорания изображен в конце рабочего хода. Охлаждающая вода, нагретая в рубашке 9 охлаждения, направляется в теплообменник 12 через трубопровод 13, затем далее в паровой цилиндр 14. Выхлопной газ продувается воздухом из отверстия 24 для впуска воздуха и поступает через клапан в теплообменник 12 для нагрева и испарения охлаждающей воды. После этого топливо направляется через клапан 10 для сжатия и сжигания.

Пар из теплообменника 12, который проходит через трубопровод 13, вынуждает паровой цилиндр 14 осуществлять рабочий ход в паровом цилиндре путем опускания штока 19 поршня вниз (как изображено на чертеже), причем шток 5 поршня цилиндра 1 сгорания поднимается вверх. При обратном ходе парового цилиндра 14 пар из него направляют через трубопровод 22 к терморегулятору 23, в результате охлаждающая вода поступает из терморегулятора 23 в рубашку 9 охлаждения вокруг цилиндра 1 сгорания. Благодаря рычагу 8 перемещения взаимосвязанных балансиров 7 и 18 обеспечен поворот маховика (который здесь подробно не описан) путем вращения, или прямолинейное перемещение рычага 8 может быть непосредственно использовано в работающей машине.

Цилиндр сгорания с поршнем, соединенный со штоком 5 поршня и паровым цилиндром 15, работают противоположно цилиндру 1 сгорания и парового цилиндра 14. Соответственно цилиндр 4 сгорания и паровой цилиндр 17 осуществляют совместную работу заодно с цилиндром 1 сгорания и паровым цилиндром 12 с помощью теплообменника 12 и терморегулятора 23. Цилиндр 2 сгорания и паровой цилиндр 16 работают противоположно цилиндру 1 сгорания и парового цилиндра 14.

Соответственно цилиндр 2 сгорания двигателя внутреннего сгорания соединен с паровым цилиндром 16, цилиндр 3 сгорания двигателя внутреннего сгорания соединен с паровым цилиндром 15, а цилиндр 4 сгорания соединен с паровым цилиндром 17. При этом трубопроводы соответствуют трубопроводам 13, 22, а терморегуляторы соответствуют терморегулятору 23, который находится в соединении между цилиндрами.

Геометрические характеристики между соединением балансиров 7 со штоками 5 и 6 поршней и между соединением балансира 18 со штоками поршней 19 и 20 по отношению к точке поворота соединения 21, а также расстояние до точки поворота рычага маховика 8 балансира 7 оптимизированы для достижения максимально возможного момента силы. В то же время выходная мощность парового двигателя по отношению к тепловыделению двигателя внутреннего сгорания оптимизирована для достижения оптимального коэффициента полезного действия.