Способ воспламенения рабочей смеси в цилиндрах газодизельного двигателя внутреннего сгорания Российский патент 2018 года по МПК F02B7/06 F02B47/02 F02D19/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству двигателей внутреннего сгорания, а именно дизельных поршневых двигателей сгорания, работающих на газе.

Известен способ воспламенения рабочей смеси дизельного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся во впрыскивании топлива в нагретый при сжатии воздух в цилиндре. Воспламенение рабочей смеси происходит за счет высокой температуры воздуха в цилиндре (Колчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. Учеб. пособие для вузов / А.И. Колчин, В.П. Демидов - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2002. - С. 13).

Недостатком описанного способа является невозможность применения его при использовании трудновоспламеняемых топлив, например газа.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ воспламенения рабочей смеси в цилиндрах газодизельного двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в подаче в цилиндр газовой системой подачи рабочей смеси с нагретой за счет сжатия основной рабочей смесью воздуха и газа дополнительной порции жидкого топлива, например дизельного, которая воспламеняет при сгорании основную рабочую смесь, посредством системы подачи жидкого топлива (Политехнический словарь / Гл. ред. акад. И.И. Артоболевский. – М.: Советская Энциклопедия, 1976. - С. 99).

Однако введение подачи дополнительной порции жидкого топлива посредством дополнительной к газовой системе подачи рабочей смеси дополнительной системы подачи жидкого топлива и использование при этом двух видов топлива, например газа и дизельного топлива, приводит к таким недостаткам, как пониженный термический коэффициент полезного действия, повышенные содержание вредных примесей в отработавших газах и эксплуатационные расходы на топливо газодизельного двигателя внутреннего сгорания, реализующего вышеописанный способ.

В основу изобретения поставлена задача повышения термического коэффициента полезного действия, снижения содержания вредных примесей в отработавших газах, а также повышение экономичности газодизельного двигателя внутреннего сгорания, реализующего предлагаемый способ.

Для решения поставленной задачи в способе воспламенения рабочей смеси в цилиндрах газодизельного двигателя внутреннего сгорания, включающем подачу в цилиндр с нагретой за счет сжатия основной рабочей смеси воздуха и газа дополнительной порцией жидкого топлива, воспламеняющей основную рабочую смесь, согласно изобретению в качестве дополнительной порции жидкого топлива используют ионизируемую жидкость, например воду, подвергаемую воздействию электрогидравлического разряда.

Повышение термического коэффициента полезного действия, снижение содержания вредных примесей в отработавших газах, а также повышение экономичности газодизельного двигателя внутреннего сгорания, реализующего предлагаемый способ, обусловлены наличием водорода, сгорающего в цилиндре двигателя внутреннего сгорания и улучшающего процесс сгорания, при использовании ионизируемой жидкости, стоимость которой меньше стоимости углеводородного топлива.

Способ воспламенения рабочей смеси в цилиндрах газодизельного двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

В цилиндр с нагретой за счет сжатия основной рабочей смесью воздуха и газа подают дополнительную порцию жидкого топлива, воспламеняющую основную рабочую смесь. В качестве дополнительной порции жидкого топлива используют ионизируемую жидкость, например воду, подвергаемую воздействию электрогидравлического разряда. При этом ионизируемая жидкость, например вода, под действием электрогидравлического разряда разлагается на две составляющие: водород и кислород, которые воспламеняются, образуя фронт пламени, воспламеняющий основную рабочую смесь.

Для реализации предлагаемого способа может быть использовано устройство для смесеобразования и воспламенения рабочей смеси двигателя внутреннего сгорания, содержащее систему создания искры высокого напряжения внутри цилиндра, связанную с топливоподающим насосом, выполненную в виде высоковольтного электрода, подключенного к источнику высокого напряжения и размещенного внутри токопроводящего резервуара с образованием зазора между резервуаром и высоковольтным электродом. Топливоподающий насос соединен каналом через резервуар с цилиндром двигателя. Токопроводящий резервуар выполнен закрытым и снабжен по периферии одним или несколькими сквозными отверстиями, направленными в сторону камеры сжатия цилиндра (патент RU 161984, МПК F02B 3/02 (2006.01), F01T 13/54 (2006.01), F02M 57/06 (2006.01), F02N 19/00 (2010.01)).

Наличие водорода, сгорающего в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, улучшает процесс сгорания, повышает топливную экономичность, снижает содержание вредных примесей в отработавших газах (патенты США 4108114, МПК F02M 21/02, F02M 33/00, F02B 43/08, C01B 3/36, F02B 1/04, F02B 3/06, 6988492, МПК F02D 19/06, F02M 21/02).

Таким образом, применение предложенного способа воспламенения рабочей смеси в цилиндрах газодизельного двигателя внутреннего сгорания позволяет повысить значение термического коэффициента полезного действия за счет наличия водорода, сгорающего в цилиндре двигателя внутреннего сгорания и улучшающего процесс сгорания, и снижает содержание вредных примесей в отработавших газах. Кроме того, создается экономический эффект вследствие меньшей стоимости воды по сравнению со стоимостью жидкого углеводородного топлива.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ включает подачу в цилиндр с нагретой за счет сжатия основной рабочей смеси воздуха и газа дополнительной порции жидкого топлива, воспламеняющей основную рабочую смесь. В качестве дополнительной порции жидкого топлива используют воду, подвергаемую воздействию электрогидравлического разряда. При этом ионизируемая жидкость под действием электрогидравлического разряда разлагается на две составляющие: водород и кислород, которые воспламеняются, образуя фронт пламени, воспламеняющий основную рабочую смесь. Повышается термический коэффициент полезного действия, снижается содержание вредных примесей в отработавших газах, а также повышается экономичность газодизельного двигателя внутреннего сгорания, реализующего предлагаемый способ.

Способ воспламенения рабочей смеси в цилиндрах газодизельного двигателя внутреннего сгорания, включающий подачу в цилиндр с нагретой за счет сжатия основной рабочей смеси воздуха и газа дополнительной порции жидкого топлива, воспламеняющей основную рабочую смесь, отличающийся тем, что в качестве дополнительной порции жидкого топлива используют воду, подвергаемую воздействию электрогидравлического разряда.