Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК F02B43/10 

2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок управления с входом и выходом, электромагнитньай клапан, установленный в выходном патрубке накопительной емкости, кислородный датчик, размещенный в ответвлении системы выпуска отработавших газов, датчик частоты вращения вала двигателя, клапан дозирования подачи топлива в реактор, воздушный клапан, размещенный в воздухопроводе, клапан дозирования подачи воды и клапандозирования подачи отработавших газов в смеситель, примем вход блока управления связан с кислородным датчиком, датчиком температуры и датчиком частоты вращения вала, а выход с эл ;ктромагнитным клапаном, клапанами дозирования подачи топлива, ,воды и отработавших газов и воздушным клапаном..

3,Двигатель по пп, 1 и 2, о тли, чаю, щийс я тем, что подогрева тель топлива и воздуха установлен между реактором и накопительной емкостью для синтез-газа.

4,Двигатель по пп. 1--3, о т я ичающийся тем, что«катализатор выполнен в виде подвижных гранул из двуокиси кремйия, пропитанных цеолитсодержащим веществом.

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий термохимический реактор, заполненный катализатором, снабженный входом и выходом и установленный во всасывающей системе, топливный бак с топливопроводом/ воздухопровод для подачи воздуха в реактор, подогреватель топлива и воздуха, размещенный на выходе реактора, и подогреватель реактора, сообщенный с системой выпуска отработавших tM/tsf e газов, причем реактор снабжен датчи- ком температуры, от л ич ающи йс я тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности, он дополнительно содержит водяной и топливный испарители, из которых первый снабжен патрубком для подключения к водяному резервуару, смеситель паров воды и топлива с воздухом и отработавшими газами двигателя, накопительную емкость для синтез-газа, дожигатель отработавших газов, причем смеситель подключен к входу реактора, накопительная емкость установлена на выходе из реактора, и дожигатель отработавших газов подключен своим входом к системе выпуска § отработавших газов при помощи ответв- (Л ления, а своим выходом ориентирован на поверхности испарителей и снабжен дополнительной камерой воспламенения,, связанной с топливопроводом и снабженной электрической спиралью нака- i G ливания. СО || i E- -Turn-r jr - rJj - - - - -..-, . Jzn

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания.

Известны двигатели внутреннего сгррания, содержащие термохимический реактор, заполненный катализатором, снабженный входом и выходом, и установленный во всасывающей системе, топливный бак с топливопроводом, воздухопровод для подачи воздуха в реактор, подогреватель топлива и .воздуха, размещенный на выходе реактора, и подогреватель реактора, сообщенный с системой выпуска отработавших газоз, причем реактор снабжен датчиком темпе атуры.

В таких двигателях топливо и воздух разлагают в термохимическом реакторе на химически активные компоненты, которые и подают в цилиндры двигателя. Благодаря активности указанных компонентов улучшаются характеристики процесса: сгорания, что способствует повышению экономичности П .

Однако в известных двигателях не реализуются все возможности для повышения экономичности и снижения токсичности, например, путем использования воды и отработавших газов при обработке топлива в реакторе. Не принимаются также пары по доокисЛению отработавших газов двигателя,, особенно на частичных режимах и режиме запуска.

Цэлью изобретения является повышение экономичности и снижение токсичности.

Указанная цель достигается тем, что двигатель- внутреннего сгорания, содержащий термохимический реактор, заполненный катализатором, снабженный входом и выходом и установленный, во всасывающей системе, топливный бак с топливопроводом, воздухопровод для подачи воздуха в реактор, подогреватель топлива и воздуха, размещенный на выходе реактора, и подогреватель реактора, сообщенный с системой выпуска отработавших газов, причем реактор снабжен датчиком температуры, содержит водяной и

0 тогшивный испарители, из которых первый снабжен патрубком для подключения к водяному резервуару, смеситель паров воды и топлива с воздухом и отработавшими газами двигателя, на5 копительную емкость для синтез-г.аза, дожигатель отработавших газов, причем смеситель подключен к входу реактора, накопительная емкость установлена на выходе из реактора и дожигатель отработавших газов подключен

своим входом к системе выпуска отработавших газов при помощи ответвления, а своим выходом ориентирован на поверхности испарителей и снаб, жен дополнительной камерой воспламенения, связанной с топливопроводом и снабженной электрической спиралью накаливания.

Кроме того, двигатель дополни0 тельно содержит блок управления с входом и выходом, электромагнитный клапан, установленный в выходном пагрубке накопительной емкости, кислородный датчик, размещенный в ответв5 пении системы выпуска отработавших газов, датч-ик частоты вращения вала двигателя, клапан дозирования подачи топлива в реактор, воздушный клапан, размещенный в воздухопроводе, Q клапан дозирования подачи воды и

клапан дозирования подачи отработавших газов в смеситель, причем вход

блока управления связан с кислород-, ным датчикрм, датчиком температуры и датчиком частоты вращения вала, а выход - с электромагнитным клапаном, клапанами дозирования подачи топлива, воды и отработавших газов . 5 и воздушным клапаном.

Подогреватель топлива и воздуха установлен между peaKTOpdu и накопительной емкостью для синтез-газа, а катализатор выполнен в виде подв1 ж- Q ных гранул из двуокиси кремния, пропитанных цеолитсодержащим веществом.

На чертеже изображена схема предлагаемого двигателя.

Двигатель 1 внутреннего сгорания е содержит термохимический реактор 2, заполненный катализатором 3.

На входе в реактор 2 установлен смеситель 4, к которому подключены водяной и,топливный испарители 5 и 6, воздухопровод 7 и ответвление 8 20 системы 9 выпуска отработавших газов. Воздухопровод 7 и топливный испаритель б соединены с подогревателем 10 топлива и воздуха, установленным между реактором 2- и накопительной 25 емкостью 11 для синтез-газа. Топливный испаритель 6 топливопроводом 12 подключен к топливнвму баку (не показан), а водяной испаритель 5 снабжен патрубком 13 для подключения 30 к .водяному резервуару (не.показан).. Накопительная емкость 11 для синтезгаза своим выходным патрубком 14, содержащим газовый редуктор 15, соединена с газовоздушньгм смесителем 35 16, снабженным воздушной и дроссельной заслонками 17 и 18, Дожигатель

19отработавших газов своим входом

20подключен -к системе 9 выпуска , отработавших газов, а выходом 21 Q ориентирован на поверхности испари.телей 5 и 6. В дожигателе 19 установлена камера 22 воспламенения, связанная.с топливопроводом 12 и скабжекнпя электрической спиралью 23 накаливания. В реакторе 2 установ- 45 лен датчик 24 темпе1)атуры. Двигатель также снабжен блоком 25 управления, вход которого связан с кислородным датчиком 26, размещенным в ответв лении 8 системы 9 выпуска отработав- 50 ших газов, датчиком 24 температуры, атчиком 27 частоты вращения вала вигателя и дроссельной заслонкой 18. Выход блока 25 управления соедиен с электромагнитным клапаном 28,- gg становленным в выходном патрубке 14 накопительной емкости 11, клапа-. НОМ 29 дозирования подачи топлива в реактор 2, клапаном 30 дозирования одачи йоды и кла.паном 31 дозироваия подачи отработавших газов в смё- 60 итель 4, воздушным клапаном 32 и воздушной заслонкой 17. Катализатор 3 выполнен в виде подвижных гранул из двуокиси кремния, пропитанных цеолитсодерзкащим веществом. 65

Двигатель работает следующим об раэом.

В период запуска двигателя включают электрическую спираль 23 накаливания камеры 22 воспламенения.

После прогрева указанной камеры по сигналу блока 25 управления в нее начинает поступать топливо, которое снижается в дожигателе 19, и продукты сгорания поступают на прогрев реактора 2.

После прогрева реактора 2 по сигналу датчика: 24 температуры запускается двигатель 1, при.этом по сигналу блока 25 управления открываются клапан 29-дозирования подачи топлива и воздушный клапан 32. Пройдя .топливный испаритель 5, пары топлива смешиваются с воздухом в смесителе 4.

Из смесителя 4 топливоврздуш ная смесь попадает в реактор 2 на нагретый до начала реакционной способности катализатор 3. .В реакторе образуется синтез-газ, име1Ьщий в своем составе окись углерода, метан и водород. Синтез-газ, пройдя через подогреватель 10 топлива и.воздуха, охлажденный поступает в накопительную емкость 13, из которой через газовый редуктор 15 поступает в газовоздушный .смеситель 16, где смешивается с вторичным воздухом. Количество поступаю1цего вторичного воздуха определяется положением воздушной заслонки 17, угол открытия которой регулируется блоком 25 управления и зависит от коэффициента избытка воздуха исходной смеси в смесителе 4. Газовоздушная смесь, с оптимальным для данного режима -коэффициентом, поступает в двигатель 1, количество этой смеси регулируется положением дроссельной заслонки 18.

Отработавшие газы из системы 9 выпуска поступанзт в дожигатель 19 ютработавших газов, где доокисляются (с выделением тепла) не сгоревшие в двигателе компоненты, что способствует уменьшению токсичности отработавших газов и увеличению утилизации тепла этих газов, которое идет на обогрев катализатора испарителей 5 и 6 и смесителя 4.

С повышением температуры в- реак.торе 2 и при увеличении реакционной способности катализатора 3, по сигналу блока 25 управления открывается клапан 31 дозирования подачи отработавших газов в смеситель 4, при этом отключается подача отработавших газов в дожигатель 22. Подача воздуха в смеситель 4, который участвует в доокислении отработавших газов продолжается. -

При работе двигателя на номинальном режиме в смесителе 4 образуется 10717 парогаэоаоэдушная смесь и в реакторе температура может превысить рабочую. В этом случае открывается клапан 30 дозирования подачи воды. Вода, пройдя испаритель 6, поступает в вИдё пара в смеситель 4 и далее на5 катализатор в реактор, предотвращая склонность смеси к сажробразованию и улучшая эксплуатационные качества синтез-газа. Одновременно происходит понижение температуры в реакторе10 до ноЕ Г1 1Льчой, соответствующей оптимальному тепловому режиму работы катализатора, Оптимальный состав смеси на в.сех эксплуатационных режиМах работы двигатели 1 регулируется блоком 25/.. который управляет работой реактора в соответствии с положеиием дроссельной заслонки 18, температурой катализатора в реакторе и сигналом кислородного датчика 26.jn Уменьшение расхода топлива и снижение токсичности отработавших га90 , зов достигается также способностью блока 25 управления регулировать работу дв.игателя 1 на режиме принудительного холостого хода во время торможения автомобиля двигателем, при этом дроссельная заслонка 18 закрыта, и, если частота вращения коленчатого вала больше частоты вращенпя холостого хода, сигнал от датчика 27 частоты вращения вала передаётся в блок 25 управления, который через: электромагнитный клапан 2б отключает подачу синтез-газа в смеситель 16. В этом режиме двигатель работает как компрессор, совершая работу по сжатий чистого воздуха, Таким образом, в предлагаемом двигателе обеспечивается его работа на смеси газов, содержащих метан, окись углерода и водород. В результате этого понижается токсичность отработавших газов и улучшаются экономические показателе двигателя.