ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СТАШЕВСКОГО И.И. Российский патент 2002 года по МПК F02B43/10 F02M25/12 

Изобретение относится к автомобильной промышленности и может быть использовано на тракторах, речных и морских судах, теплоходах самолетах, тягачах, шасси и других машинах.

Известный двигатель внутреннего сгорания содержит топливный бак, двигатель внутреннего сгорания, электролизатор с электродами, предохранительный клапан, насос с электродами для подачи электролита, клапан ограничения подачи топлива, резервуар для электролита, датчик уровня электролита, связанный электролитной цепью с электрическим насосом для подачи электролита и с электродами электролизера, и ключ зажигания, соединенный через переключатель электрической цепью с аккумулятором и поляризованным реле, регулятор подачи топлива и смеситель. Электроды выполнены в виде пластин, установлены в корпусе электролизера. Смеситель сообщен через обратный клапан с электролизером и через регулятор подачи топлива и предохранительный клапан - с главным воздушным клапаном карбюратора и электролизатора /патент России 1636574.

Недостатком известного двигателя является очень низкая производительность, так как вода является очень, плохим проводником электрического тока и слабым электролитом, в воде очень устойчивые молекулярные и ионные связи и большое электростатическое притяжение ионов, большое трение о газовую среду ротора генератора, большие потери мощности, недолговечность и ненадежность изоляции генератора.

Целью изобретения является повышение производительности электролизатора, т.е. расслабление молекулярных и ионных связей и электростатическое притяжение ионов при получении дистиллрованной воды и создании хорошего электролита из дозированной порции жидкой щелочи едкого натрия или едкого калия и дистиллированной воды. расщепление воды на водород и кислород, подача кислорода в карбюратор-смеситель, а водорода - через газовую среду ротора генератора в карбюратор-смеситель, снижение потерь на трение ротора о газовую среду, снижение потерь мощности, увеличение коэффициента теплопередач, увеличение долговечности и надежности изоляции генератора.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, систему охлаждения, систему смазки, систему питания, систему зажигания отличается тем, что пароотводная трубка радиатора системы охлаждения соединена со змеевиком конденсатора через вакуум-насос, нижний бачек радиатора соединен с рубашкой охлаждения блоков и головкой цилиндров через соединительные шланги, насос и конденсатор выполнены с возможностью извлечения паров воды, охлаждения их и получения дистиллированной воды. В систему питания двигателя введен электролизатор, подключенный электродами через преобразователь с электрическим генератором и снабженный двумя входными и двумя выходными трубками, одна входная трубка соединена со змеевиком конденсатора через емкость для накопления дистиллированной воды. Выходная трубка соединена с емкостью жидкой щелочи через дозатор. Дозатор снабжен соленоидом и реле времени. Выходная трубка соединена с карбюратором-смесителем через насос. Вторая выходная трубка соединена с газовой средой ротора генератора и карбюратором-смесителем. Емкость для дистиллированной воды снабжена поплавковой камерой и поплавком, на котором закреплен постоянный магнит. В верхнем основании емкости закреплен геркон, работающей на размыкание, а в нижнем основании емкости закреплен геркон, работающий на замыкание электрической цепи вакуум-насоса, Электролизатор выполнен с возможностью расщепления воды на водород и кислород и подачи кислорода в карбюратор-смеситель, а водорода - в газовую среду ротора генератора с последующей подачей в карбюратор-смеситель. Радиатор соединен с баком воды при помощи соединительного шланга и снабжен поплавковой камерой с поплавком.

Устройство может быть выполнено во втором варианте. Второй вариант такой же, как первый, отличается от него тем, что устройство снабжено испарителем, выполненным в форме емкости, снабженной решетчатыми диафрагмами и вакуум-насосом, испаритель соединен соединительным шлангом с верхним бачком радиатора и с рубашкой охлаждения и трубкой, соединительной - с вакуум-насосом и змеевиком конденсатора, и выполнен с возможностью извлечения паров воды и перемещения их, охлаждения и получения дистиллированной воды.

Новинка заявленного технического решения по сравнению с известным устройством /патент 1636574/ обусловлена тем, что за счет введения в систему охлаждения испарителя, снабженного вакуум-насосом и конденсатором при получении дистиллированной воды для питания электролизатора, расслабляются молекулярные и ионные связи и электростатическое притяжение ионов в воде.

За счет дозатора, соединенного с емкостью жидкой щелочи и емкостью электролизатора, снабженного соленоидом и реле времени, происходит автоматическое дозирование жидкой щелочи через определенный отрезок времени для создания хорошего электролита.

За счет соединения емкости электролизатора с газовой средой ротора генератора снижаются потери на трение ротора о газовую среду, снижаются потери мощности, увеличивается коэффициент теплопередач, увеличивается долговечность и надежность изоляции генератора.

За счет использования водородно-кислородного топлива в двигателе внутреннего сгорания улучшается качество, калорийность, повышается производительность, исключаются выбросы вредных ядовитых газов.

При исследовании заявленного технического решения по патентным, научным и научно-техническим материалам не обнаружена такая совокупность признаков, что позволяет судить о существенности заявленных признаков.

На фиг.1 изображена схема карбюраторного двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 изображена схема системы зажигания; на фиг.3 изображена схема кривошипно-шатунного механизма; на фиг.4 изображена схема системы охлаждения двигателя; на фиг. 5 изображена схема системы смазки двигателя; на фиг.6 изображена схема газораспределительного механизма с нижним расположением клапанов.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из кривошипно-шатунного механизма 1, газораспределительного механизма 2, системы охлаждение 3, системы смазки 4, системы питания 5, системы зажигания 6. Кривошипно-шатунный механизм 1 (фиг. 3) служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня 7 во вращательное движение коленчатого вала 8. Кривошипно-шатунный механизм 1 состоит: из блока цилиндров 9 с головкой блока 10 поршня 7 с кольцами 11, поршневых пальцев 12, шатунов 13, коленчатого вала 8, маховика 14, картера 15, газораспределительного механизма 2 (фиг.6), предназначенного для периодического впуска - наполнения цилиндров 9 горючей смесью и освобождения их от отработанных газов. Газораспределительный механизм 2 состоит из выпускных и впускных клапанов 16 (с пружинами и деталями их крепления) толкателя 17, направляющих втулок клапанов 16 и толкателей 17, распределительного вала 18, распределительных шестерен 19. Система охлаждения 3 (фиг. 4) предназначена для охлаждения блока цилиндров и головки двигателя, для охлаждения паров воды и получения дистиллированной воды. Система охлаждения 3 состоит из рубашки охлаждения 20 полостей блоков и головки цилиндров 9 и двигателя, радиатора 21, водяного насоса 22, вентилятора 23. Водяной насос 22 и вентилятор 23 приводятся в движение при помощи ремня 24 от шкива коленчатого вала. В систему охлаждения 3 входит и термостат 25. Термостат 25 установлен в камере патрубка головки 10 цилиндров 9 двигателя. Система охлаждения 3 снабжена соединительными шлангами 26 и сливными кранами 27 и жалюзи 28. Система смазки 4 (фиг.5) предназначена для подвода масла к трущимся поверхностям деталей двигателя, поддержания необходимого давления масла, очистки его от механических примесей и охлаждения его. К системе смазки относятся: поддон 29, картер 15, маслоприемник 30, масляный насос 31, масляный фильтр 32 грубой и тонкой очистки, масляный радиатор 33, указатель уровня 34, трубопровод 35. Система питания 5 (фиг.1) состоит из насоса 36, картера смесителя 37, топливопровода 38 трубы 39 для выхлопных газов, испарителя 40. Насос-форсунка 36 установлен на головке цилиндров и приводится в действие от распределительного вала 18. Испаритель 40 снабжен решетчатыми диафрагмами 41 и вакуум-насосом 42. Испаритель 40 соединен с рубашкой охлаждения 20 и полостями блоков и головкой 10 цилиндров 9 двигателя при помощи соединительного шланга 26 и с другой стороны с верхним бачком радиатора 21, а в верхнем основании при помощи трубки и вакуум-насоса 42 соединен с конденсатором 43. Испаритель 40 выполнен с возможностью извлечения из горячей воды пара и перемещения его в змеевик 44 конденсатора 43. Змеевик 44 конденсатора 43 соединен с емкостью электролизатора 45 при помощи трубки 46 и снабжен обратным клапаном 47 (выполнен в форме поплавковой камеры и поплавка). Конденсатор 43 соединен с нижнем бочком радиатора 21 и с рубашкой охлаждения 20 в полостях окружающих головку и блок цилиндров 9 при помощи соединительных шлангов 26. Конденсатор 43 выполнен с возможностью охлаждения паров воды и превращения их в дистиллированную воду и подачу ее по мере необходимости в электролизатор 45. Электролизатор 45 снабжен двумя входными трубками 46 и 48 и двумя выходными трубками 49 и 38. Входная трубка 48 соединена с емкостью 50 жидкой щелочи едкого натрий или едкого калия через дозатор 51 и снабжена соленоидом 52. Соленоид 52 соединен с реле времени 53 при помощи электрической цепи. Дозатор 51, выполнен в форме шприца, состоящего из цилиндра 54, поршня 56. Соленоид 52 состоит из индукционной катушки 57, сердечника 58 и возвратной пружины 59. Электролизатор 45 снабжен двумя электродами 60. Электроды 60 соединены с генератором 61 переменного тока через преобразователь 62 и с аккумуляторной батареей 63. Электролизатор 45 выполнен с возможностью расщепления воды на водород и кислород и подачи кислорода в карбюратор-смеситель 37, а водорода - в газовую среду ротора генератора 61 с последующей подачей в карбюратор-смеситель 37 (не показано). Система зажигания 6 (фиг.2) состоит из генератора 61, аккумуляторной батареи 63, катушки зажигания 64 прерывателя-распределителя 65, конденсатора 66, свечей зажигания 67. Система зажигания имеет две цепи: низкого и высокого напряжения. Емкocть 45 электролизатора 45 в верхней части разделена перегородкой и погружена в жидкость на глубину 2-3 см, выполнена с возможностью отделения водорода от кислорода и содержания их в разных камерах. Двигатель снабжен стартером 68. Конденсатор 43 соединен с емкостью 69 для запаса дистиллированной воды. Емкость 69 снабжена поплавковой камерой 70 с поплавком 71. На поплавке 71 жестко закреплен постоянный магнит 72. В верхнем основании емкости закреплен геркон 73, работающий на размыкание электрической цепи, питающей вакуумный насос 42, а в нижнем основании емкости 69 закреплен геркон 74, работающий на замыкание электрической цепи вакуум-насоса 42. Верхний бак радиатора 21 соединен с емкостью 75 при помощи соединительного шланга 76 и снабжен камерой 77 и поплавком 78. В цилиндре 54 дозатора 51 установлен микропереключатель 79. Микропереключатель 79 соединен с соленоидом 52 при помощи электрической цепи. Электролизатор 45 соединен с газовой средой ротора генератора 61 при помощи трубки 49. Генератор 61 соединен трубкой 80 с радиатором 81 и насосом 82. Трубка 49 снабжена краниками 83 и соединена с карбюратором-смесителем 37 (не показано).

Устройство может быть выполнено во втором варианте. Второй вариант такой же, как первый, но отличается от него тем, что радиатор 21 совмещает роль испарителя 40. Паропроводная трубка радиатора (не показана) соединена со змеевиком 44 конденсатора 43 при помощи вакуум-насоса 42. Трубки радиатора 21 изготовлены из прочного крепкого материала, устойчивого от сплющивания при пониженном давлении.

Устройство работает следующим образом. Поворачиваем ключ зажигания в замке зажигания, включаем зажигание. При этом замыкается электрическая цепь, питающая электроды 60 от аккумуляторной батареи 63, при прохождении электрического тока через электроды 60 и электролит, щелочную дистиллированную воду в емкости 45 электролизатора происходят электрохимические процессы разложения щелочной дистиллированной воды на водород и кислород. При прохождении через электролит постоянного тока ионы кислорода и водорода движутся к электродам. Положительно заряженные ионы /катионы/ - к катоду, а отрицательно заряженные ионы анионы - к аноду, образуя водород и кислород. Емкость 45 электролизатора разделена перегородкой на две секции с верхней стороны ниже 2-3 см от поверхности жидкости. В одной секции накапливается кислород, в другой секции - водород, кислород перемещается по газопроводу 38 при помощи насоса 36 в карбюратор-смеситель 37, а водород по трубке перемещается в газовую среду ротора генератора 61, проходя по трубкам радиатора 81 при помощи насоса 82. Hacoс перемещает водород в верхний бак радиатора 81. Из верхнего бака водород перемещается по трубкам в нижний бак, отсюда - в полость газовой среды ротора генератора, затем обратно в замкнутом цикле. Вентилятор 23 прогоняет между трубками радиатора 81 воздушный поток. Водород в трубе охлаждается и подается в охлажденном виде в газовую среду ротора генератора 61 с последующим перемещением в карбюратор-смеситель 37. При этом потери на трение ротора о газовую среду сокращаются, мощность генератора 61 увеличивается, увеличивается коэффициент теплопередачи, улучшается надежность и долговечность изоляции. Радиатор 81 для охлаждения водорода предназначен для охлаждения водорода путем отдачи тепла через стенки трубок окружающему воздуху. Горючая смесь кислорода и водорода и воздуха поступает в цилиндры 9 из карбюратора-смесителя 37. В цилиндре 9 горючая смесь кислорода, водорода и воздуха сжимается, взрывается от электрической искры, затем, расширяясь, совершает работу вращает вал двигателя. Весь рабочий процесс происходит в течение четырех или двух ходов каждого поршня 7. Топливо смешивается с воздухом в карбюраторе 37. Клапаны 16 перекрывают отверстия для впуска горючей смеси в цилиндры 9 и для выпуска отработанных газов. В течение всего четырехтактного цикла распределительный вал делает один оборот и каждый из насаженных на нем кулачков только один раз поворачивается выступом вверх. Выступы кулачков поднимают штоки клапанов, которые как колонны стоят над кулачковым валом. Шток в свою очередь приподнимает один конец коромысла клапана, а другой конец опускает клапан и открывает отверстие. Когда выступ уходит вниз, клапанная пружина возвращает клапан на место и отверстие закрывается. Выступы кулачков повернуты под разными угллами так, чтобы каждый клапан 16 выпускной или впускной открывался в нужный момент. Накопленный в аккумуляторе 63 электрический ток низкого напряжения идет в прерыватель 65, затем к наружной /толстой/ катушке и возвращается в аккумулятор 63. Вал прерывателя 65 вращается паровой шестерней от кулачкового распределительного вала двигателя. В нужный момент контакты прерывателя 65 размыкаются, тогда во внутренней тонкой обмотке катушки 64 в силу законов индукции возникает ток высокого напряжения, ток идет в распределитель 65, вращающийся контакт которого направляет его к свече 67 цилиндра 9. Между стержнями-электродами свечи 67 есть зазор. Ток в виде искры преодолевает этот зазор и по металлу двигателя и кузова возвращается к катушке 64.

Генератор 61 вырабатывает ток для зарядки аккумулятора 63. Аккумулятор 63 расходует энергию, но генератор 61 все время пополняет запас. От отверстий выпускных клапанов идут трубы к карбюратору-смесителю 37, а от выпускных - к глушителю. К карбюратору-смесителю сверху поступает воздух, а сбоку - кислород, водород, накачиваемый насосом. Кислород и водород попадают в трубку-жиклер. Отверстие жиклера находится в трубке, через которую поршни сосут поток воздуха. Этот поток воздуха высасывает из жиклера кислород, смешивается с воздухом и образуется горючая смесь. В двигателе имеется вакуум-насос 42. Вакуум-насос 42 начинает работать. Технологические операции повторяются. реле времени 53 периодически размыкает электрическую цепь, питающую соленоид 52. В соленоиде 52 исчезает магнитное поле. Под действием магнитного поля размыкается электрическая цепь, питающая вакуум-насос 42. Насос 42 прекращает работать. Как только израсходуется запас дистиллированной воды, поплавок 71 перемещается вниз. Постоянный магнит 72 воздействует магнитным полем на геркон 74. Геркон 74 и реле времени 53 периодически размыкают электрическую цепь, питающую соленоид 52. В соленоиде 52 исчезает магнитное поле. Под действием возвратной пружины 59 сердечник 58 перемещает шток 55 и поршень 56 в цилиндре 54. При этом определенная доза жидкой щелочи из дозатора 5Т перемещается в емкость электолизатора 45. Как только поршень 56 переместится до надлежащей точки, он контактирует с микропереключателем 79. Микропереключатель 79 замыкает электрическую цепь, питающую соленоид 52. При этом сердечник 52 перемещается в исходное положение. Шток 55 и поршень 56 в цилиндре 54 перемешает сердечник 52. В емкости 45 электролизатора дистиллированная вода смешивается с жидкой щелочью, смешиваясь, образует щелочную дистиллированную воду - хороший электролит. Как только уровень дистиллированной воды в емкости 45 наполнится, автоматически открывается клапан 47. Такой же объем воды пополняется до надлежащего уровня из емкости 69 при помощи трубки 46 и обратного клапана 47 В емкости 45 электролизатора происходят электрохимические процессы разложения щелочной воды на водород и кислород.

Устройство может работать во втором варианте. Второй вариант такой же, как первый вариант, но отличается от него тем, что радиатор 21 совмещает роль испарителя, при этом вакуум-насос 42, работая, создает пониженное давление в радиаторе 21. Вода в радиаторе 21 при температуре 80-90^oC кипит. Baкуум-насос 42 извлекает пары воды через паровую трубку в змеевик конденсатора 43. Пары воды в змеевике 44 конденсатора 43 охлаждаются и превращаются в дистиллированную волу и стекают в емкость 69, где накапливаются. Как только уровень жидкости в емкости 69 поднимется до надлежащего уровня, поплавок 71 всплывает и перемещается вверх и контактирует с герконом 73. Под действием магнитного поля в герконе 73 размыкается электрическая цепь, питающая вакуум-насос 42. Вакуум-насос прекращает работать, пары воды прекращают поступать в конденсатор 43. Далее устройство работает так же, как в первом варианте.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам питания двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя за счет повышения производительности электролизатора. Сущность изобретения заключается в том, что пароотводная трубка радиатора системы охлаждения соединена со змеевиком конденсатора через вакуум-насос, нижний бачок радиатора соединен с рубашкой охлаждения блоков и головкой цилиндров через соединительные шланги, насос и конденсатор и выполнен с возможностью извлечения паров воды, охлаждения их и получения дистиллированной воды. Электролизатор подключен электродами через преобразователь с электрическим генератором и снабжен двумя входными и двумя выходными трубками. Электролизатор выполнен с возможностью расщепления воды на водород и кислород и подачи кислорода в карбюратор-смеситель, а водорода - в газовую среду ротора генератора с последующей подачей в карбюратор-смеситель, радиатор соединен с баком воды при помощи соединительного шланга и снабжен поплавковой камерой с поплавком. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий кривошипно-шатунный механизм, газораспределительный механизм, систему охлаждения, систему смазки, систему питания, систему зажигания, отличающийся тем, что пароотводная трубка радиатора системы охлаждения соединена со змеевиком конденсатора через вакуум-насос, нижний бачок радиатора соединен с рубашкой охлаждения блоков и головкой цилиндров через соединительные шланги, насос и конденсатор и выполнен с возможностью извлечения паров воды, охлаждения их и получения дистиллированной воды, в систему питания двигателя введен электролизатор, подключенный электродами через преобразователь с электрическим генератором и снабженный двумя входными и двумя выходными трубками, одна входная трубка соединена со змеевиком конденсатора через емкость для накопления дистиллированной воды, вторая входная трубка соединена с емкостью жидкой щелочи через дозатор, дозатор снабжен соленоидом и реле времени, выходная трубка соединена с карбюратором-смесителем через насос, вторая выходная трубка соединена с газовой средой ротора генератора и с карбюратором-смесителем, емкость для дистиллированной воды снабжена поплавковой камерой и поплавком, на котором закреплен постоянный магнит, в верхнем основании емкости закреплен геркон, работающий на размыкание, а в нижнем основании емкости закреплен геркон, работающий на замыкание электрической цепи вакуум-насоса, электролизатор выполнен с возможностью расщепления воды на водород и кислород и подачи кислорода в карбюратор-смеситель, а водорода - в газовую среду ротора генератора с последующей подачей в карбюратор-смеситель, радиатор соединен с баком воды при помощи соединительного шланга и снабжен поплавковой камерой с поплавком. 2. Устройство по п.1 отличающееся тем, что устройство снабжено испарителем, выполненным в форме емкости, снабженной решетчатыми диафрагмами и вакуум-насосом, испаритель соединен соединительным шлангом с верхним бачком радиатора и с рубашкой охлаждения и трубкой, соединенной с вакуум-насосом и змеевиком конденсатора, и выполнен с возможностью извлечения паров воды и перемещения их, охлаждения и получения дистиллированной воды.