Тепловий двигун

Изобретение относится к области машин объемного вытеснения и может быть использовано в качестве стационарного либо мобильного двигателя. Прототипом предполагаемого изобретения является двигатель внутреннего сгорания по заявке ФРГ №3804230, кл, F 01 N 3/00; 3/02; 3/20; опубл. 24.08.89, содержащий компрессор, предварительно сжимающий рабочий воздух, основной двигатель, механически связанный с компрессором, получающий сжатый воздух и снабженный топливовпрыскивающим устройством, дополнительный двигатель, получающий отработанное рабочее тело основного двигателя, датчик и регулятор - признаки общие с заявляемым. Двигатель также снабжен регенератором, обрабатывающим отработавшее в дополнительном двигателе рабочее тело. Датчик установлен в трубопроводе, соединяющий основной двигатель с дополнительным. Он определяет содержание кислорода в отработавшем основном двигателе, рабочем теле и связан с регулятором, управляющим подачей соответствующего количества дополнительного топлива в дополнительный двигатель. Такое выполнение двигателя позволяет уменьшить содержание вредных веществ в вы хлопных газах. Однако КПД двигателя не превышает уровня обычного для двигателей внутреннего сгорания, так как тепло выделяемое двигателем уносит в окружающую среду система охлаждения, а также недостаточно полно используется энергетический потенциал давления рабочего тела. В основу изобретения поставлена задача - создать такой тепловой двигатель, в котором введение новых элементов и их новая взаимосвязь позволяют максимально использовать выделяемое двигателем тепло и энергетический потенциал давления рабочего тела и за счет этого - повысить коэффициент полезного действия. Поставленная задача решается следующим образом. В тепловой двигатель содержащий компрессор, предварительно сжимающий рабочий воздух, основной двигатель, механически связанный с компрессором, получающий сжатый воздух и снабженный топливовпрыскивающим устройством, дополнительный двигатель, получающий отработанное рабочее тело основного двигателя, датчик и регулятор, введены: герметичный теплообменник, с парообразующей жидкостью, генератор электрического тока, механически связанный с дополнительным двигателем, подключенный к нему нагреватель и паропровод, причем основной двигатель, дополнительный двигатель и нагреватель размещены в теплообменнике ниже уровня парообразующей жидкости, паропровод соединяет пространство теплообменника расположенное над уровнем парообразующей жидкости с основным двигателем, также в теплообменнике находится датчик, выполненный в виде датчика давления, соединенный с регулятором управляющим подачей топлива либо пара в основной двигатель. Указанное сочетание существенных признаков позволяет максимально использовать тепло выделяемое основным и дополнительным двигателями, а также энергетический потенциал давления рабочего тела, для образования вторичного рабочего тела - пара и за счет этого повысить коэффициент полезного действия теплового двигателя. На чертеже представлена схема предлагаемого теплового двигателя. Двигатель содержит компрессор 1 соединенный валом 2 и каналом 3 подачи сжатого воздуха с основным двигателем 4, который каналом 5, подачи рабочего тела соединен с дополнительным двигателем 6, снабженный каналом 7, вывода отработанного рабочего тела а атмосферу и соединенным валом 8 с генератором электрического тока 9. К генератору 9 подключен нагреватель 10 цепями электропитания 11. Основной двигатель 4, дополнительный двигатель 6 и нагреватель 10 размещены в герметичном теплообменнике 12, содержащем парообразующую жидкость 13, ниже ее уровня 14. Пространство 15 теплообменника 12, расположенное выше уровня 14 жидкости 13, соединено паропроводом 16 с основным двигателем 4. Датчик давления 17 соединен с регулятором 18, управляющим подачей топлива через топливовпрыскивающее устройство 19, либо пара, через паропровод 16 в основной двигатель 4. Двигатель работает следующим образом. Для запуска двигателя усилие вращения подается к компрессору 1. Это усилие через вал 2 передается основному двигателю 4. Сжатый воздух поступает по каналу 3 от компрессора 1 к основному двигателю 4 и в момент подачи топлива от топливовпрыскивающего устройства 19, происходит запуск двигателя. С окончанием рабочего хода в основном двигателе 4, рабочее тело занимает максимальный объем. При начале следующего рабочего хода в основном двигателе 4, указанный объем отсекается. По каналу 5 от отсеченного объема основного двигателя 4, рабочее тело поступает в дополнительный двигатель 6. Энергетический потенциал рабочего тела в отсеченном объеме используется для работы дополнительного двигателя 6. Так происходит завершение каждого рабочего цикла. Отработанное рабочее тело в дополнительном двигателе 6 по каналу 7 уходит в атмосферу. Энергия дополнительного двигателя 6 через соединительный вал 8 передается генератору электрического тока 9, к которому подключен нагреватель 10. Помещенные в теплообменнике 12 основной двигатель 4, дополнительный двигатель 6 и нагреватель 10 генерирует пар вторичное рабочее тело. Переход работы двигателя в режим отключения топлива и подачи пара начинается с момента достижения рабочего давления пара. Диапазон максимального и минимального рабочего давления пара фиксируется датчиком 17. Сигналы отдатчика 17 передаются регулятору 18. С получением сигнала максимального уровня давления регулятор 18 воздействует на работу топливовпрыскивающего устройства 19 и паропровода 16. При этом отключается подача топлива и подключается подача пара через паропровод 16 к основному двигателю 4. С уменьшением давления пара в пространстве 15 теплообменника 12 ниже рабочего уровня, сигнал от датчика 17 поступает на регулятор 18 и последний переводит тепловой двигатель в первоначальный режим, отключая пар с включением подачи топлива.