Модуль двигуна

Модуль двигуна, який містить циліндр, що одночасно являється корпусом, стінки якого в середній частині мають вікна і пази, в середині якого є опозитно розташовані поршні із штоками, що мають змогу рухатися, які нерухомо з'єднані з розташованим поперечно осі циліндра пальцем, кінці якого з допомогою підшипників кечення входять в криволінійний паз маховика, який виконаний у вигляді втулки та розташований навколо циліндра, системи охолодження, циліндрів компресорів, що мають поршні зі штоками нерухомо з'єднані з па 30518 її величини, електродами високої напруги та каталізатором, причому головка не охолоджується. Суттєвими ознаками, які відрізняють модуль двигуна від аналога, є використання додаткової жаростійкої камери пального, що розташована в камері стиснутого повітря (камері згорання). Камера пального має збільшену внутрішню поверхню за рахунок виступив, не має систем охолодження і обладнана електродами високої напруги та яку має змогу періодично герметично закривати приводний клапан, котрий має систему охолодження і містить паливопроводи, через які паливо (чи допоміжні компоненти, що можуть використовувалися в робочому циклі) має керовану змогу поступати в камери як палива так і камеру згорання і де воно може бути оброблене електричним іскровим розрядом окремо від стиснутого повітря, яке теж піддається такій же обробці перед змішуванням з паливом. Використання неохододжуваної головки циліндра та неохолоджуваної камери пального, що розташована в камері стиснутого повітря (камері згорання) дає змогу підняти температуру в камері згорання, а це дає можливість зменшити кількість шкідливих викидів у зовнішнє середовище та використовувати меншу кількість низькосортного пального. Наявність охолоджуваного приводного клапана, який має змогу герметично закривати камеру пального і в якому розташовані паливопроводи, забезпечує можливість при закритій камері пального, коли під головкою циліндра утворені дві ізольовані камери: камера пального і камера стиснутого повітря, і подати безпосередньо в камеру пального паливо без антидетонаторів і піддати це паливо і окремо стиснуте повітря перед їх змішуванням дії електричного розряду від розташованих в обох камерах електродів високої напруги. Під час відкривання камери пального, коли підготовлене таким чином пальне і повітря будуть змішуватися і коли з двох камер буде утворена одна камера згорання, повторні електричні розряди будуть забезпечувати скоріше і повне згорання суміші. Наявність у приводному клапані декількох паливопроводів дає змогу подати в камеру згорання в необхідний момент компоненти, що використовуються в робочому циклі для зменшення палива та більш повного його згорання. Все це разом підвищує економічний ефект та зменшує кількість шкідливих викидів в навколишнє середовище. Сукупність суттєвих ознак дозволяє підвищити економічну ефективність модуля двигуна та підняти коефіцієнт корисної дії. Суть винаходу пояснюється схемами, де на фіг. 1 зображено модуль двигуна у розрізі, на фіг. 2 - модуль двигуна у поперечному розрізі А-А, на фіг. 3а та 3б - головка циліндра, камера пального модуля двигуна та клапанний механізм у розрізі, на фіг. 4 - елемент маховика. Модуль двигуна містить циліндр 1, до зовнішнього зрізу якого кріпиться головка 2, кронштейни 3 з упорними шарикопідшипниками 4 маховика 5. В середній частині циліндра 1 є пази 6 для зворотнопоступального руху пальця 7 з підшипниками речення 8. В середній частині стінки циліндра мають вікна 9 для випуску відпрацьованих газів, що мають змогу відкриватися в кільцеподібний приймач відпрацьованих газів 10, охоплюючий циліндр 1 кільцем, яке переходить в патрубок відпрацьованих газів 11, розташований під маховиком 5 (фіг. 2). В середині конструкції на відстані від головного циліндра 1 закріплені опозитно розташовані компресорні циліндри 12, що утворені двома циліндрами (меншого та більшого диаметра) та вставлені один в один і по зовнішньому зрізу герметизовані дном, в якому є штуцер з клапаном односторонньої дії (на схемі не показаний тому, що не попав в зріз) для сполучення порожнини компресорних циліндрів 13 з загальним для обох компресорів резервуаром високого тиску повітря 14, розташованого під маховиком 5, а до відкритих внутрішніх зрізів циліндрів компресора 12 кріпляться патрубки повітря 15, що йдуть під маховиком 5, та забирають повітря із навколишнього середовища через масляний фільтр (в теплий період року – водяний) і подають повітря до компресорів 12 та в середину конструкції. Замість компресорних циліндрів може бути застосована турбіна, забезпечуюча подачу достатньої кількості та необхідного тиску повітря чи другий пристрій. Між головним циліндром та циліндрами компресорів 12 розташовані резервуари системи охолодження 16. В середині головного циліндра 1 мають змогу вільно рухатися поршні 17, які своїми штоками 18 нерухомо з'єднані з пальцем 7, між поршнями 17 розташовані мідні напівциліндричні пластинки, які кріпляться прижимним механізмом (на схемі не показаний) до штоків 18, і які при переміщенні можуть закривати вікна для випуску відпрацьованих газів 9, при їх розташуванні між поршнями 17. В середині циліндрів компресорів 12 можуть вільно рухатися такої ж конфігурації поршні 20, в днищах яких є клапани односторонньої дії 21. Штоки 22 поршнів 20 теж нерухомо з'єднані з пальцем 7, на фіг. 1, 2 штоків 22 показано по два, але з метою запобігання перекосу поршнів 20 штоків може бути більше. Палець 7 своїми підшипниками кочення 8, що мають змогу вільно рухатися по хвилеподібному пазу маховика 5, приводить в рух маховик 5, що має з'єднувальну муфту 24 з шестернею відбору потужності 25. З зовнішньої частини конструкції до торця головного циліндра 1 через теплоізолюючу прокладку кріпиться головка циліндра 2, що являє собою випуклу жаростійку пластину, що утворює з порожниною циліндра 26 робочий об'єм, який при переміщенні робочого поршня в верхню мертву точку, утворює камеру стиснутого повітря (камеру згорання), що має пристрій регулювання її величини з каталізатором 27, електроди високої напруги 28, під якою в середині робочого об'єму є додаткова жаростійка півсферична камера пального 29 з великою внутрішньою поверхнею за рахунок виступів із своїми електродами напруги 30 та більш жаростійким зрізом 31 під клапан. 2 30518 Ззовні головка циліндра 2 вкрита теплоізолюючим матеріалом 32. Між головкою циліндра 2 та резервуаром високого тиску повітря 14 розташований клапанний механізм 33, що має приводний клапан 34 та клапани односторонньої дії 35, які можуть відкриватися при піднятій головці приводного клапана 34, систему охолодження і канали для проходження повітря. Між клапанним механізмом 33 та головкою циліндра 2 є теплоізолююча прокладка, збоку робочого об'єму клапанний механізм 33 і поршень 17 захищені теплоізолюючим матеріалом 36. В патрубку, що з'єднує клапанний механізм 33 і резервуар високого тиску повітря 14 передбачається регулятор подачі повітря 37. Приводний клапан 34 всередині має паливопроводи 38 (для подачі палива і компонентів, що використовуються в робочому циклі, всередину камери пального 29 чи в камеру згорання) та систему охолодження рідиною. Гніздо клапана 34, втулка, по якій може рухатися стержень приводного клапана 34, теж охолоджуються рідиною. На кінці стержня приводного клапана 34 передбачається механізм, що не допускає удару при роботі клапана та забезпечує зчеплення з приводом клапана 39 (фіг. 1) який разом з приводом нагнітача палива 40 і іншими приводами кріпиться на торцевій частині маховика 5. (Один із варіантів модуля двигуна може бути варіант, коли круг приводів входить в зачеплення з турбіною, яка працює на відпрацьованих газах та з'єднана з генератором струму і турбокомпресором, що подає повітря в робочий циліндр модуля двигуна; відпрацьовані гази після турбіни нагрівають холодоносій холодильної установки, холодом якої охолоджується рідина системи охолодження модуля двигуна та повітря, що подається в робоций циліндр). В окремі фази роботи модуля двигуна приводний клапан 34 герметично закриває камеру пального 29, при цьому в робочому об'ємі утворюються дві ізольовані порожнини: камера стиснутого повітря 41 та камера пального 29, а після відкривання клапана 34 утворюється камера згорання. Конструкція передбачає нагрівання та утримання тепла головкою циліндра 2 та камерою пального 29, при цьому передбачається запобігання переходу надлишків тепла від головки 2 до суміжних деталей. Модуль двигуна забезпечується комп'ютером, що управляє роботою та контролем. Крім вказаних вище елементів, конструкція має необхідні механізми та системи, що забезпечують функціонування модуля двигуна, місця кріплення та огородження, а також органи управління та контролю. Модуль двигуна працює таким чином. (Модуль двигуна має опозитно розташовані органи, тому принцип його роботи можна прослідкувати на одній його половині) Для запуску, крім стартера, застосовується пружина накалювання по типу "автомобільної запальнички", яка знаходиться в камері пального (на схемі не показана) та вмикається в період запуску модуля двигуна. Спочатку примусово обертається маховик 5, що приводить в рух палець 7, робочий поршень головного циліндра 17, поршень компресора 20, при від приводного клапана 39, привід нагнітача палива 40. Поршень головного циліндра 17 починає стискати повітря робочого циліндра 1. В цей період камера пального 29 закрита приводний клапаном 34. За допомогою привода нагнітача пального 40 пальне подається в герметично закриту, в подальшому достатньо нагріту, камеру пального 29, через паливопровід (паливопроводи) 38 приводного клапана 34. В камері пального 29 випаровується пальне без доступу кисню (по умовам роботи модуля двигуна на початку роботи бажано застосовувати більш якісне пальне, а в подальшому, після накалювання камери пального 29, застосовується низкосртне пальне). В момент, коли робочий поршень 17 доходить до своєї верхньої точки, в період закінчення стискання повітря, в камері стиснутого повітря 41, на електроди 28 і 30 в обох камерах: камері пального 29 і камері стиснутого повітря 41 подається висока напруга. Електричні іскрові розряди проводять підготовку стиснутого повітря та парів пального до їх змішування та згорання. В цей час поршень компресора 20 нагнітає повітря в резервуар високого тиску повітря 14 через штуцер з клапаном односторонньої дії. В період, коли робочий поршень 17 дійшов до верхньої "мертвої" точки відкривається камера пального 29 і повторно на електроди 28 і 30 подається напруга. Суміш повітря і пального знову пронизує іскровий розряд в умовах високої температури та тиску. Наступає запалювання. Розширені гази рухають робочий поршень 17. Починається робочий хід. В цей час приводний клапан 34 притиснутий в своєму гнізді (камера пального 29 відкрита), поршень компресора 20 переміщається до відкритого зрізу компресор 12, при цьому, коли виникає розрідження в середині циліндра компресора, відкривається клапан односторонньої дії, що є в днищі поршня 20 компресора 12. При досягненні робочим поршнем 17 рівня розміщення вікон 9 для випуску відпрацьованих газів, відпрацьовані гази перейдуть у вихлопну систему. Щоб відпрацьовані гази не проникли в простір між поршнями 17 умовного циліндра 1, протилежні вікна 9 закриті мідними напівциліндричними пластинками 19. В цей момент приводний клапан 34 з допомогою привода 39 закриває камеру пального 29. Коли тиск в робочому об'ємі 26 робочого циліндра 1 стане менший ніж у резервуарі високого тиску повітря 14, відкриваються клапани односторонньої дії 35, які розташовані в клапаннім механізмі під головкою приводного клапана 34, пройде заміна відпрацьованих газів робочого об'єму 26 робочого циліндра 1 повітрям із резервуара високого тиску повітря 14. В період наповнення робочого об'єму 26 робочого циліндра 1 повітрям камера пального 29 закрита клапаном 34. В цей час поршень 17 робочого циліндра 1 находиться в нижній "мертвій" точці. Рух поршня 17 робочого циліндра 1 з нижньої "мертвої" точки буде початком нового робочого циклу модуля двигуна. В період робочого циклу камера пального з метою зберігання тепла не провітрюється. 3 30518 З метол зростання екологічності пристрою, уловлювання продуктів згорання після робочого циклу проводити рідинними поглинувачами з періодичною заміною відпрацьованих поглинувачів та їх нейтралізованим знешкодженням. Автономність роботи модуля двигуна та його розміри дозволяють, при потребі у більш значній потужності, комплектувати декілька модулів двигуна в один агрегат, та у разі виходу із ладу одного із модулів двигуна виключати його з агрегату, при цьому не втрачати працездатності усього агрегату, а це слугує передумовою для уніфікації модуля двигуна. Фіг. 1 4 30518 Фіг. 2 Фіг. 3а 5 30518 Фіг. 3б Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6