Способ работы двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК F02B51/02 

4

CD

сд

4

исключение выб- и повьпиеиие топv n (не нокязаиьп соединен с тсп.чи- гр бопрово;и)У

Изобретение относится к ман1инострое- нию и может быть ИСНОЛЬЗОЕ ШО для организации работы двигателя внутреннего сгорания.

Цель изобретения - роса токсичных веществ л йеной экономичности.

На чертеже ноказана схема устройства, реализующего способ работы двигателя внутреннего сгорания.

Устройство содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, внускной 2 и вынускной 3 коллекторы. Выпускной коллектор 3 соединен с реактором-восстановителем 4 и сена- ратором 5. В реакторе-воестановителе установлено устройство 6 электронодогрева, соединенное с источником 7 тока. Вынускной коллектор и реактор-восстановитель зан1Н цены от тенлово1-о излучения теплоизолирующими 11р()к; ад ;а Реактор-восстано1)итсль 4 обменником 8, KO :- opi):i i соединен с накопи ie..ibnc)ii емкос1: ;о iO. Накопител.ьпая емкость 10 через регулятор 1 1 об ьсма смеси соединена с впусюилм коллектором 2, а трубопроводом 12 через мас.юотделитель 13 соединена с картером двигателя 1. Q накопительной емкости К) установлен 1 азоанализатор 14, который электрически соединен с блоком 15 унрав, 1ения, н)иборами 16-18, показываюи;ими содержание в смеси аргона, кислорода и окиси углерода соответственно.

Блок 15 управления электрически соединен с электронным ключом 19 управления дозатором 20 аргона, установленном на баллоне 21 со сжатым api OHOM, и с электронным ключом 22 унравления дозатором 23 кислорода, установлеином на баллоне 24 со сжатым кислородом. Дозатор 23 кислорода- трубонроводом 25 соединен с наконитель- ной емкостью 10, а дозатор 20 аргона соедииен трубопроводом с трубопроводом 9. Сепаратор 5 соединен трубопроводом 26 с теплообменником 27 охлаждения неот- еепарироваиной части выхлопных газов, а трубопроводом 28 с теплообменником 29 охлаждения отсепарированиого у -лекислого газа. Теплообменник 27 соединен с трубопроводом 9, а теплообменник 29 соединен с комнрессором 30, выпускной патрубок которого соединен с баком 31 хранения углекислого газа. На баке 31 установлен унравляемый редуктор-регу.чятор 32, который трубопроводом 33 соединен с реактором-восстановителем 4.

Способ осу1цествляют следующим образом.

Неред запуском двигателя включают устройство 6 прогрева углеродсодержаще- го вещества в реакторе-восстановителе 4 и разогревают его до температуры 700 - 900°С. Теплоизолирующая прокладка реактора-восстановителя 4 способствует быстрому нрогреву углеродсодержащего вещества.

()

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

После достижения заданной температуры включают редуктор-регулятор 32 и нанрав- ляют часть углекислого газа в реактор- восстановитель 4. Время работы редуктора-регулятора 32 определяется таймером и соответствует заполнению накопительной емкости окисью углерода в необходимо.м для запуска двигателя количестве. После этого подача углекислого газа в реактор- восстановитель 4 автоматически прекращается. По сигналам газоанализатора 14 блок 15 управления вырабатывает сигналы управления электронными ключами 19 и 22 и дозаторами 20 и 23, в накопительную емкость 10 пропускается необходимое количество аргона и кислорода для формирования соспава смеси, соответствующей запуску двигателя. Регулятором 1 1 обеспечивается подача смеси газов в камеры сгорания.

Во время работы в камерах сгорания при примерно постоянном об ьеме нейтра,;1Ь- ного аргона окись углерода с орает в кислороде, смесь 1-азов нагревается и pacuin- ряется. Двигатель соверн ает полезную работу, а нагретые аргон и углекислый газ поступают в вых чонной коллектор 3 и реактор-восстановитель 4, где углекислый газ и аргон отдают часть своего тенла yi - леродсодержащему веществу, поддерживая его рабочую температуру. При этом углекислый газ вступает в реакцию с и восстанавливается в окись углерода. Реак- ния Ч|дет с поглощением тенла. Однако вследствие того, что на одну молекулу углекислого газа приходится две молекулы окиси углерода, об ьем газа увеличивается, и, несмотря на снижение температуры, давление газов не снижается, а возрастает. Смесь газов после каталитической реакции ноступает в тенлообменник 8. за счет снижения температуры давление газов падает, но продолжает оставаться достаточно высоким. Смесь газов поступает под давлением в накопительну.ю емкость 10, где обогащается кислородом. При этом смесь доно, 1нительно охлаждается, так как процессы расщирения сжатого кислорода, а также аргона, в случае его добавки в смесь, идут с поглощением тепла. Охлажден- пые газы под давлением нроходят через регулятор 11 и поступают в камеры сгорания двигателя 1. Процесс повторяется. Блок управления добавляет кислород в зависимости от режима загрузки двигателя, онределяемой обратной связью ноложения регулятора 1 1 и блока управления (обратная связь не показана).

При поступлении выхлонны.х газов в выхлопной коллектор 3 часть выхлопных газов поступает в сепаратор 5, где выделяется из выхлопных газов более тяжелый углекислый газ, Неотсепарированная часть газов охлаждается в теплообменнике 27 и направляется в накопительную емкость 10, а

отсепариррванныи углекислый газ охлаждается в теплообменнике 29, сжимается компрессором 30 и направляется на хранение в баллон 31.

При увеличении количества кислорода в смеси происходит полное сжигание в камерах сгорания окиси углерода, а избыток кислорода дожигается в реакторе-восстановителе 4, при этом увеличивается количество вырабатываемого углекислого газа и восстановленного угарного газа, смесь газов обогащается окисью углерода и кислородом, обеспечивая приемистость двигателя. При снижении нагрузки уменьшается количество подаваемого кислорода и тем самым обеспечивается экономный расход кислорода и уг- леродсодержащего вещества. Остановка двигателя производится прекращением подачи в накопительную емкость кислорода. При этом при использовании двигателя, например, на транспортном средстве двигатель может быть исгю. 1ьзован как мотор.иый тормоз.

Запуск двигателя после непродолжительной остановки обеспечивается при ис- нользовании остатков угарного газа при неосты вщ ем реакторе-восстанови те. е.

Формула )1н ген11Я

1.. Способ работы двигателя внутреннего сгорания путем каталитической конверсии отработавших газов в реакторе-восста- 30

0

0

5

0

новителе, с.1ен1ения нродукто ка i алптичсч - кой конверсии с окис.чптелем в нрисугсг- вии нейтрального газа и подачи смеси газов в камеры сгорания ,1я с последующим появлением карте)ных газов, отличающийся тем, что, с целью исключения выброса токсичных веществ и повышения топливной экономичности, продукт) каталитической конверсии охлаждают и направляют в накопительную емкость, кар- терные газы очищают от мас,та и naiijiaB- ляют в последнюю, смесь газов Р накопительной емкостп ана:1изпруют lio , а сме1пива П1е продуктов каталитической конверсии с окислителем в присутствии нейтрального газа осуществляют в накопительной емкости в зависимости от режима работы дв 1гагеля, часть отраГ)отав1П 1х газов сепарир ют с выде.ченисм у1 текис- лого газа. которь Й ох. аждают, сжимают и нап11ав.1яют в бак хра 1ения, оставшуюся ()а. част .ггработав 1их газов охлаждают и доба, к ох. денным продуктам ката.митическои конверсии.

2.(Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед запуском двигателя разогревают |х 1кгор-восстановите, 1ь и .1яют в . К .чний , 1скислый газ из бака хранения.

3.Слюсоб 1о пп. I и 2, отличающийся тем, что в качестве окислителя ис 1ользуют сжать Й к 1слород, а в качестве инертного газа сжат) аргон.

Изобретение может быть использовано для исключения выброса токсичных веществ и повышения топливной экономичности и заключается в том, что в реакторе - восстановителе 4 проводят каталитическую конверсию выхлопных газов при контакте их с раскаленным углеродсодержащим веществом, продукты конверсии охлаждают в теплообменнике 7 и направляют в накопительную емкость 9, где состав газов анализируется газоанализатором 20. По сигналам газоанализатора 20 в блоке управления 24 вырабатываются управляющие сигналы, обеспечивающие при воздействии на исполнительные дозаторы 12 и 17 баллонов со сжатым кислородом и аргоном добавку в смесь газов необходимого количества окислителя кислорода и нейтрального газа- аргона, соответствующих данному режиму работы двигателя. Картер двигателя соединен с накопительной емкостью 9 трубопроводом 19 через маслоотделитель 18. Из накопительной емкости регулируемый объем смеси газов направляется в камеры сгорания двигателя. Часть неиспользованного углекислого газа сепарируется, охлаждается, сжимается компрессором и хранится в баллоне. Предлагаемый способ работы ДВС исключает выброс в атмосферу канцерогенных веществ, обеспечивает замену углеводородного топлива на углеродсодержащее топливо и сжатый кислород, повышает экономичность работы двигателя, вырабатывает сжатый углекислый газ, пригодный для дальнейшего использования. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.