Новые научно-инновационные направления в изобретении тепловых двигателей

Новые научно-инновационные направления в изобретении тепловых двигателей


Как известно, в настоящее время все мировое сообщество ищет пути разрешения проблемы новых источников и альтернативной энер¬гии, увеличения коэффициента полезного действия (КПД) перехода энергии из одного вида в другую, сохранения экологии, уменьшения выбросов токсичных газов и других вредных веществ в окружающую среду, ресурсосберегающих технологий и т.д.
Однако стоит отметить, что чем искать новые источники и аль-тернативные энергии, важнее увеличить целевой КПД перехода энер¬гии от одного вида в другой.
Один из наиболее важных аспектов вышеуказанных направлений является повышение термического КПД тепловых двигателей и умень-шение токсичности выбросных газов. Для достижения вышеотмечен¬ных целей с практической точки зрения, в области теплотехники, а именно тепловых двигателей и установок, независимо от типа и приме¬няемого горючего, изобретены и научно обоснованы иные двигатели внутреннего сгорания (ДВС), с конструктивно простой и большой удельной мощностью. В этих двигателях одновременно усовершенст¬вована система обеспечения и снабжения воздуха и система охлажде¬ния. Чем больше заряда - тем больше мощности, чем больше давления - тем лучше качества быстрого сгорания горючего смеси (хороший адиабатный процесс), чем больше интервал источников теплоты - тем больше КПД.
За свою более чем вековую историю развития поршневые и ком-бинированные ДВС достигли высокой степени совершенства. Однако все эти дополнительные устройства для увеличения КПД тепловых двигателей и понижения токсичности выбросных газов, не упрощает рабочий процесс основных механизмов и не упраздняет такта.
Как известно, повышение термического КПД, а также основных параметров обобщенного цикла тепловых двигателей и качества сгора¬ния, в основном характеризуются следующим образом: КПД цикла Карно определяется отношением температур горячего и холодного ис¬точников теплоты ; степенью сжатия ; степенью повышения давления ; степенью предварительного расширения ;

Таким образом, значение термического КПД возрастает при уве-личении или уменьшении . В случае перепада температуры ис¬точников теплоты , термический КПД .


В настоящее время подвод холодного источника теплоты сущест-вующих ДВС осуществляется снаружи водой или воздухом, когда го¬рячий источник теплоты происходит внутри рабочего объема. Исходя из этого, охлаждение целесообразно осуществить снаружи и внутри рабочего объема.
С этой точки зрения, охлаждение происходит внутри рабочего объема путем сквозного проветривания и входа воздуха от сжатой зоны в более низкую зону давления, которая находится поблизости и снима¬ется тепловая напряженность, в процессе чего, увеличивается скорость охлаждения (уменьшается значение ). При этом с практической точки зрения, больше снимаем тепловую напряженность основных ра¬бочих механизмов (поршни, цилиндры, головки и т.д.). В соответствие с этим, увеличиваем интервал горячего и холодного источника ( и ) и одновременно - динамику развития температуры теплоты. В свя¬зи с умещением холодного источника теплоты - , тем самым обеспе¬чиваем возможность наполняемости рабочего объема путем дополне¬ния сжатого воздуха и в результате получаем:

, , заодно увеличиваем степень повышения давления ( ) и степень предварительного расширения ( ), само собой разумеется, что изменится степень падения давления ( ) и степень сокращения объема ( ).
ДВС высоких степеней сжатия и сравнительно бедных горючих смесей повышает их экономичность и уменьшает токсичность, позво¬ляет использовать качественное регулирование мощности в области высоких нагрузок и количественное регулирование в области малых нагрузок.
В настоящее время существуют тепловые двигатели внутреннего сгорания беспрерывного действия - двухтактные и четырехтактные не-зависимо от применения горючего (газообразное, жидкое и твердое). В свою очередь, КПД беспрерывного действия принимаем за единицу, следовательно, получаем следующую последовательность;


=1> = 0,67 > = 0,33.


 Исходя из вышеуказанного, принимается во внимание, что при уп-разднении такта увеличивается КПД тепловых двигателей.
Несмотря на низкий термический КПД, четырехтактные ДВС широко применяются в области малой и большой мощности. Беспре¬рывные тепловые двигатели из-за эксплуатационной характеристики, а двухтактной ДВС из-за технической причины, имеют ограничения применения в других областях мощностей. В области больших мощно¬стей эксплуатируются двигатели беспрерывного действия из-за ком¬пактности малых двухтактных ДВС.
Недостаток традиционного двухтактного ДВС заключается в том, что горючая смесь попадает в рабочий цилиндр через картер коленча¬того вала, или ресивера; вытекает горючая смесь; процесс продувки цилиндра совершается не в полном объеме; из-за тепловых напряжений основные механизмы не выдерживают.
Учитывая вышеуказанные недостатки, путем усовершенствова¬ния рабочего процесса и сокращения такта разработан двухтактный ДВС нового типа, где горючая смесь прямо попадает в рабочие цилин¬дры, минуя картер коленчатого вала и ресивера. При этом исчезает вы¬текание горючей смеси. Потеря энергии на возвращение инерции поршня в два раза сокращается. Сокращена масса в 2-3 раза по сравне¬нию четырехтактной. Упрощен газораспределительный механизм. Процесс продувки цилиндра совершается в полном объеме. Уменьша¬ется тепловое напряжение поршня, стенок и головки цилиндра. Сокра¬щен расход энергии на охлаждение.
Важнее всего отметить, что количественное урегулирование про¬цесса расширения газа пневматическим путем, сила рабочего тела пре¬вращается на механическую энергию, в связи с этим упрощается и уп¬раздняется множество механизмов.



ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПАТЕНТНО-
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР
Министерства экономического
развития и торговли Республики Таджикистан
Регистрация интеллектуального продукта
(121)- 0252 ТJ (122) - 05.05.2010 г.
ОПИСАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ПРОДУКТА К СВИДЕТЕЛЬСТВУ О РЕГИСТРАЦИИ
(2042) - Республика Таджикистан
(202) - СултоновК.С.
(204) - Хатлонская обл. Воссейский район, с/с Тугарак,
кишлак Карагач (301) - Султонов К.С., Мирова С.Х.
(119) -23.04.2010г. (118) - №252
(120) - 252/10
(124) - Новые научно-инновационные направления
в изобретении тепловых двигателей (108) - 3 стр. (128) - А-4 (123) - 1 (1061) - Путем усовершенствования рабочего процесса и
  сокращения такта разработан двухтактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) нового типа, где повышается коэффициент полезного действия и уменьшается токсич¬ность выбросных газов. Масса ДВС сокращена в 2-3 раза; упрощены и упразднены основные механизмы тепловых двигателей и установок независимо от цикла работ.