СПОСОБ РАБОТЫ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F02B47/10 F02B43/12 

Описание патента на изобретение RU2154742C1

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к способу работы газового двигателя внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано в различных отраслях промышленности: в энергетике, в нефтяной и газовой промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте и др.

Известен способ работы газового двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в подаче в цилиндры двигателя топлива и всасывания искусственной газовой смеси, сжатия, воспламенения, сгорания, расширения продуктов сгорания. Сущность изобретения состоит в том, что часть отработавших газов обогащают кислородом при их нагреве другой частью отработавших газов до температуры перегрева пара в газовой смеси (см. патент РФ N 2013587).

Недостатком данного способа является низкая эффективность процесса горения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ работы газового двигателя внутреннего сгорания, включающий подачу в качестве газового топлива природного газа в смеси с водородом в рабочий объем камеры сгорания (см. заявку WO 95/30825). Содержание водорода в топливно-окислительной смеси поддерживается от 21 до 50% об. В качестве окислителя используется воздух. Эквивалентное соотношение топливо-воздух приблизительно равно 0,625. В результате расширяются пределы горения природного газа как моторного топлива двигателей традиционных транспортных средств, а также пределы выбора воздух - топливного отношения для достижения наивыгоднейшей мощности, эффективности и уменьшения выбросов в окружающую среду.

Основным недостатком прототипа является использование в качестве компонента моторного топлива водорода, который имеет высокую стоимость, взрыво- и пожароопасность. Вызывает затруднение также хранение больших количеств водорода на заправочных станциях. Недостатком прототипа является необходимость для работы ДВС принудительного воспламенения горючей смеси, что снижает коэффициент полезного действия (КПД) работы двигателя.

Задачей изобретения является обеспечение оптимального проведения процесса горения (полноты сгорания) с повышением КПД и мощности двигателя, снижение концентрации вредных выбросов (NOx, CO, CH, и т.д.) и снижение тепловых и механических нагрузок двигателя, что способствует улучшению его эксплуатационных характеристик.

Поставленная задача решается тем, что способ работы газового двигателя внутреннего сгорания (ДВС), включающий подачу в рабочий объем ДВС топливно-окислительной смеси на основе окислителя и углеводородного сырья, в том числе природного газа, ее сжатие, и ее горение с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы, согласно изобретению, в топливно-окислительную смесь вводят часть продуктов сгорания предыдущего рабочего цикла, сжимают до ее самовоспламенения при коэффициенте избытка окислителя α > 0,8, где α - мольное отношение фактически затраченного количества кислорода к стехиометрическому.

Кроме того, достигнутый эффект может быть увеличен тем, что в рабочий объем ДВС подают дозированное количество воды или водяного пара, в рабочем объеме ДВС оставляют часть продуктов сгорания от предыдущего цикла, углеводородное сырье подают в линию рециркуляции продуктов сгорания, в рабочий объем ДВС подают дозированное количество воды или водяного пара, может быть дополнительно использована система зажигания горючей смеси, а в углеводородное сырье может быть подана добавка, инициирующая процесс самовоспламенения горючей смеси и расширяющая пределы ее устойчивого горения.

Отличие предложенного способа заключается в том, что при сжатии топливно-окислительной смеси и части продуктов сгорания происходит ее самовоспламенение при коэффициенте избытка окислителя α > 0,8, следовательно способ осуществляется в ДВС компрессионного типа. В рабочий объем ДВС компрессионного типа допустима подача дозированного количества воды или водяного пара. В рабочий объем ДВС компрессионного типа, частично заполненный продуктами сгорания от предыдущего цикла, допустима подача топливно-окислительной смеси и части продуктов сгорания. В линию рециркуляции допустимо введение углеводородного сырья. В углеводородное сырье допустима подача добавки, инициирующей процесс самовоспламенения горючей смеси и расширяющей пределы устойчивого горения. ДВС компрессионного типа может также иметь дополнительную систему зажигания.

На чертеже показано устройство для реализации заявленного способа.

Способ осуществляется следующим образом (см. чертеж). В смеситель 1 подают окислитель, углеводородное сырье, например, природный газ, и часть продуктов сгорания от предыдущего цикла с коэффициентом избытка окислителя более 0.8. Далее смесь поступает в рабочий объем 2, в частности в цилиндр(ы) ДВС компрессионного типа, где сжимается рабочим органом 3, в частности поршнем, до самовоспламенения с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы. Способ предусматривает возможность подачи в рабочий объем дозированного количества воды или водяного пара, а также подачу в углеводородное сырье добавки, инициирующей процесс самовоспламенения горючей смеси. Кроме того, при подаче топливно-окислительной смеси и части продуктов сгорания рабочий объем ДВС может быть частично заполнен продуктами сгорания от предыдущего цикла. Способ предусматривает возможность подачи углеводородного сырья в линию рециркуляции продуктов сгорания. В ДВС может также использоваться дополнительная система зажигания 4. Примеры осуществления предлагаемого способа приведены в таблице.

Похожие патенты RU2154742C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАБОТЫ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2000
  • Пискунов С.Е.
  • Абаскулиев Д.А.
  • Писаренко В.Н.
RU2154741C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА 2000
  • Пискунов С.Е.
  • Абаскулиев Д.А.
  • Писаренко В.Н.
RU2158711C1
СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2000
  • Пискунов С.Е.
  • Абаскулиев Д.А.
  • Писаренко В.Н.
RU2169275C1
СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2000
  • Пискунов С.Е.
RU2165534C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА 2000
  • Пискунов С.Е.
RU2167808C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА 2002
  • Писаренко Е.В.
  • Писаренко В.Н.
  • Абаскулиев Д.А.
RU2198838C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА 2001
  • Писаренко В.Н.
  • Абаскулиев Д.А.
  • Косунов О.А.
RU2188790C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА 1998
  • Батенин В.М.
  • Брезгин Б.Е.
  • Грунвальд А.В.
  • Долинский Ю.Л.
  • Качалов В.В.
  • Пискунов С.Е.
  • Толчинский Л.С.
  • Хидирбеков А.Р.
  • Черномырдин А.В.
RU2136580C1
Способ работы двигателя внутреннего сгорания 2018
  • Духанин Юрий Иванович
RU2684046C1
СПОСОБ РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДЕТОНАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННОГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2013
  • Попович Владимир Андрианович
RU2579287C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 154 742 C1

Реферат патента 2000 года СПОСОБ РАБОТЫ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к способу работы газового двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Смесь газообразного углеводородного топлива и часть продуктов сгорания попадают в ДВС с коэффициентом избытка окислителя более 0,8, сжимают рабочим органом до самовоспламенения с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы. В рабочий объем ДВС можно подавать смесь газообразного углеводородного топлива, окислителя, часть продуктов сгорания и дозированное количество воды или водяного пара, при сжатии рабочим теплом они самовоспламеняются с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы. В рабочий объем ДВС, частично заполненный продуктами сгорания от предыдущего цикла, можно подать топливно-окислительную смесь и часть продуктов сгорания от предыдущего рабочего цикла, при сжатии рабочим телом они самовоспламеняются с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы. В топливно-окислительную смесь может подаваться добавка, инициирующая процесс самовоспламенения горючей смеси и расширяющая пределы устойчивого горения. ДВС может иметь также дополнительную систему зажигания горючей смеси (искровая, впрыск топлива и др.). Технический результат заключается в проведении оптимального процесса горения с улучшением мощностных, экологических и эксплуатационных характеристик двигателя 5 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 154 742 C1

1. Способ работы газового двигателя внутреннего сгорания (ДВС), включающий подачу в рабочий объем ДВС топливно-окислительной смеси на основе окислителя и углеводородного сырья, в том числе природного газа, ее сжатие и горение с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы, отличающийся тем, что в топливно-окислительную смесь вводят часть продуктов сгорания предыдущего рабочего цикла, сжимают до ее самовоспламенения при коэффициенте избытка окислителя α > 0,8.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в рабочий объем ДВС подают дозированное количество воды или водяного пара.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в рабочем объеме ДВС оставляют часть продуктов сгорания от предыдущего цикла. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что углеводородное сырье подают в линию рециркуляции продуктов сгорания. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что дополнительно используют систему зажигания горючей смеси. 6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в углеводородное сырье подают добавку, инициирующую процесс самовоспламенения горючей смеси и расширяющую пределы ее устойчивого горения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2154742C1

Способ работы двухтактного газового двигателя внутреннего сгорания 1979
  • Проклов Иван Андреевич
  • Смерека Богдан Михайлович
  • Васильев Юрий Николаевич
  • Хорошилов Виктор Алексеевич
  • Кузин Валентин Иванович
SU861683A1
Способ работы двигателя Дизеля по циклу Сабатэ на газовом топливе 1943
  • Политов А.А.
SU63651A1
Способ работы двигателя Дизеля по циклу Сабатэ на газовом топливе 1950
  • Политов А.А.
SU91451A2
СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1990
  • Мусатов А.Ф.
  • Путятинский В.А.
  • Дыбок В.В.
RU2013587C1
Способ питания силовой установки 1982
  • Носач Вильям Григорьевич
  • Кривоконь Александр Александрович
  • Пронин Юрий Григорьевич
  • Филипчук Вячеслав Евгеньевич
SU1027421A1
Прибор для очистки паром от сажи дымогарных трубок в паровозных котлах 1913
  • Евстафьев Ф.Ф.
SU95A1
ДТШТНО-ТЕХШЧКяд/ 0
SU340545A1

RU 2 154 742 C1

Авторы

Пискунов С.Е.

Абаскулиев Д.А.

Писаренко В.Н.

Даты

2000-08-20Публикация

2000-02-04Подача