Способ утилизации тепла отработавших газов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02P23/04 F02G5/02 

Изобретение относится к двигателестрое- нию, в частности к системам утилизации тепла отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Цель изобретения - повышение эффек- тивности использования топлива в ДВС путем преобразования тепла отработавших газов в оптическое излучение и использование этого излучения для нужд самого двигателя.

Способ утилизации тепла отработавших газов заключается в следуюшем.

Отработавшие газы ДВС, состоящие из молекул азота N2, углекислого газа СО2 и паров воды (Н2О) из камеры сгорания двигателя направляют в сверхзвуковое сопло Лаваля, где в самой узкой его части скорость потока газа возрастает до сверхзвукового, а температура и давление газа быстро падает. При этом молекулы азота не успевают устранить своего колебательно- го возбуждения, а молекулы углекислого газа утрачивают его почти полностью. Однако благодаря межмолекулярному обмену колебательной энергией молекулы углекислого газа получают ее от молекул азота и при этом переходят на верхний энерге- тический уровень, который оказывается более заселенным, чем нижний, т. е. создается инверсная населенность энергетических уровней. Затем такой газ направляется в оптический преобразователь-резонатор.

Молекулы углекислого газа, находящиеся в отработавших газах, проходя через оптический резонатор, генерируют инфракрасное излучение с обычной для углекислого газа длиной волны 10600 нм, т. е. получается оптическое излучение (лазерный луч).

Отработавшие газы, отдавшие свою энергию лазерному лучу, уходят из резонатора в атмосферу. Из оптического резонатора лазерный луч направляется по волоконно- оптическому кабелю (световоду) в оптический распределитель лазерного излучения, где происходит распределение излучения в порядке работы цилиндров двигателя. Из оптического распределителя лазерный луч поступает в камеры сгорания двигателя, где с его помощью можно производить зажигание топливной смеси или анализ процесса сгорания или подавать на системы управления и регулирования двигателем, например к устройствам подготовки топливной смеси или ее регулирования по параметрам самого двигателя, или другие требуемые операции.