Способ работы двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02B43/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам работы двигателей внутреннего сгорания на альтернативных топливах, в частности метаноле с антидетонационной присадкой в виде водяного пара.

Цель изобретения - повышение эффективных показателей,.

На фиг. 1 изображена схема двигателя, работающего согласно предлагаемому способу; на фиг. 2 - место ввода капельного патрубка в оребренный змеевик.

Двигатель 1 внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр (не показан), снабженный впускным 2 и выпускным 3 каналами. К впускному каналу 2 подключена воздуховпускная труба 4, снабженная дроссельными заслонками 5 и 6. С выпускным каналом 3 сообщена выпускная магистраль 7, Двигатель 1 имеет воздухозаборник 8, рубашку 9 охлаждения цилиндра, резервуар 10 с топливоводяной смесью, содержащий контактную зону 11, рециркулирующую трубу 12, каплеотделитель 13, расположенный в верхней части резервуара 10 с топливоводной смесью, подогреватель 14, расположенный в нижней части резервуара 10, и отводной патрубок 15.

Резервуар 10 снабжен входом 16, соединенным с воздухозаборником 8. Подогреватель 14 топливоводной смеси сообщен с рубашкой 9 охлаждения цилиндра при помощи горячего и холодного патрубков 17 и 18, радиатора 19 и термостата 20. В горячем патрубке 17 установлен регулирующий вентиль 21 тепловой нагрузки.

Двигатель 1 имеет резервуар 22, снабженный контактной зоной 23 в средней его части, распределителем 24 жидкости - в верхней части и сборником 25 жидкости - в нижней части резервуара 22. Резервуар 22 взаимодействия имеет смесевой патрубок 26 и смесевую магистраль 27, резервуар которой соединен с воздуховпускной трубой 4.

Сборник 25 жидкости сообщен с регулятором 28 уровня, а распределитель 24 жидкости - с подводящим патрубком 29 при помощи магистрали 30 наполнения. В магистрали 30 установлен регулирующий вентиль 31, управляемый от датчика 32 температуры, расположенного в смесевой магистрали 27.

Двигатель 1 имеет фильтр 33, соединенный с воздуховпускной трубой 4 через воздушную дроссельную заслонку 5, датчик 34 температуры, расположенный в отводном патрубке 15, который управляет регулирующим вентилем 21, установленным в горячем патрубке 17.

Двигатель 1 снабжен реактором 25, выполненным в виде оребренного змеевика

36, связанного с резервуаром 10 с топливоводной смесью через отводной патрубок 15 и с резервуаром 22 взаимодействия через смесевой патрубок 26, и размещенным в кожухе 37, через который проведена выпускная магистраль 7. Двигатель 1 снабжен капельным патрубко1у| 38 с регулирующим вентилем 39, соединяющим область между контактной зоной 11 и каплеотделителем 13 резервуара 10с внутренней областью ореб5 ренного змеевика 36. Причем капельный патрубок 38 частично введен внутрь оребренного змеевика cib.

Двиг1атель 1 снабжен источником 40 высокого напряжения с включателем 41, разрядными электродами 42 и 43, один из которых расположен на поверхности капельного патрубка 38, введенного внутрь оребренного змеевика 36, а другой - на поверхности самого оребренного змеевика 36

5 (фиг. 2). В месте расположения разрядных электродов установлен датчик 44 температуры, который управляет регулирующимвентилем 39 в капельном патрубке 38 и включателем 41 высокого напряжения.

0 Резервуар 22 взаимодействия снабжен магистралью 45 рециркуляции, соединяющей его с рециркулирующей трубой 12 резервуара 10 и содержащей насос 46, радиатор 47 и регулирующий вентиль 48,

5 управляемый от датчика 32 температуры в смесевой магистрали 27.

Двигатель работает следующим образом.

Перед пуском резервуар 10 через регулятор 28 уровня по магистрали 30 наполнения заполняют топливоводной смесью с содержанием воды не более 25% по массе к топливу до заданного рабочего объема по указателю уровня (не показан) и обеспечивают постоянную ее подпитку через регулятор 28 уровня.

Затем осуществляют пуск двигателя 1. При этом воздух из атмосферы засасывается через фильтр 33 в воздухозаборник 8 в

0 количестве, теоретически необходимом для полной конверсии используемого топлива и, пройдя вход 16 резервуара 10, попадает в контактную зону 11, где воздух насыщается парами топлива и воды. При этом, сразу

5 после пуска двигателя, после контактной зоны 11 получаютсмесь,.состоящую практически только из воздуха и паров топлива, так как двигатель 1 не прогрет и температура топливоводной смеси сравнима с температурой окружающей среды и количество воды

в парах незначительно. Электроискровую обработку смеси не осуществляют до тех пор, пока температура топливоводовоздушной смеси, которую нагревают в реакторе 35 теплотой отработавших газов, не достигает 500К. Регулирующий вентиль 39 закрыт-он автоматически открывается по достижении смесью температуры, равной 500К, которая, измеряется датчиком 44 температуры. Пройдя через резервуар 22 взаимодействия (при этом регулирующие вентили 31 и 48 закрыты), топливоводовоздушная смесь проходит по смесевой магистрали 27, через смесевую дроссельную заслонку 6, впускную трубу 4 и впускной клапан 2 цилиндра

I.При этом заслонка 5 закрыта. Так как в двигатель поступает предельно богатая смесь, содержащая незначительное количество воды, то пуск такого двигателя облегчен.

По мере прогрева двигателя 1 температура топливоводной смеси, циркулирующей через рециркулирующую трубу 12, пбвыша ется благодаря взаимодействию в подогревателе 14 с хладагентом двигателя.1, который подают в подогреватель 14 из рубашки 9 охлаждения через горячий патрубок 17. Регулировочный вентиль 21, установленный в горячем патрубке 17, управляется от датчика 34 температуры в отводном патрубке 15 и автоматически поддерживает температуру топливоводрвоздушной смеси после контактной зоны

II,равной равновесной температуре этой смеси при соотношении количества молей воды и топлива 2:1. .

После контактной зоны 11 топливоводовоздушная смесь проходит через каплеотделитель 13 и через отводной патрубок 15 поступает в оребренный змеевик 36 реактора 35, где смесь нагревается до 500К от выхлопных газов, пропускаемых через кожух 37. По достижении смесью температуры, равной 500К, которую регистрируют с помощью датчика 44 температуры в оребренном змеевике 36, автоматически открывается регулирующий вентиль 39 и во внутренний объем змеевика 36 поступает смесь с наличием капелек жидкости, отбираемая из области резервуара 10 между контактной зоной 11 и каплеотделителем 13 и подаваемая по капельному патрубку 38. Количество подаваемой смеси с наличием калепек жидкости регулируют при помощи регулирующего вентиля 39.j

По достижении смесью 500 К осуществляют тепловую электроискровую обработку смеси, производя искровой разряд на разрядных электродах 42 и 43 с помощью источника 40 высокого напряжения.

Электроискровую обработку смеси проводят в диапазоне температур 500...700 К, подводя теплоту от выхлопных газов, подаваемых по выпускной магистрали 7 через кожух 37. Обработанная смесь после реактора 35 попадает в резервуар 22 взаимодействия, где она охлаждается до равновесной температуры топливоводовоздушной смеси при соотношении масс паров

0 воды и топлив, равной 13:100, за счет взаимодействия в зоне 23 с частью подаваемой по магистрали 30 наполнения топливоводной смеси и частью рециркулирующей жидкости, отбираемой от рециркулирующей

5 трубы 12 насосом 46, охлаждаемой в радиаторе 47 и подаваемой в зону взаимодействия 23 по магистрали 45 рециркуляции. При этом количества подаваемых топливоводной смеси и рециркулирующей жидкости регулируют автоматически с помощью вентилей 31 и 48.

Топли оводную смесь после контактного взаимодействия собирают в сборник 25 жидкости и сбрасывают в регулятор 28 уровня, где она смешивается с основным потоком топливоводной смеси, подаваемом по подводящему патрубку 29. Полученную после контактного взаимодействия предельно богатую топливоводовоздушную смесь подают по смесевой магистрали 27 через смесевую дроссельную заслонку 6, в впускную трубу 4, где она смешивается с добавлением воздухом, который засасывается из атмосферы через фильтр 33 при открытой воздушной заслонке 5, открываемой после пуска и прогрева двигателя 1.

Формула изобретения Способ работы двигателя внутреннего

0 сгорания путем нагрева воздуха теплотой отработавших газов, подачи смеси воды и топлива с соотношением масс 0...1:4 в эрлифтную зону контакта, поддержания разности температур 5...25°С жидкой и

5 газообразной фаз на выходе из контактной

зоны, проведения рециркуляции жидкой фазы при поддержании соотношения масс жидкой и газообразной фаз, равного 6...15:1, И1спарения топлива и одновремен0 ного увлажнения воздуха в эрлифтной зоне, разбавления полученной смеси атмосферным воздухом перед подачей в цилиндры, сжигания топлива в этой смеси, преобразования энергии расширяющихся газов во

5 вращательную энергию вала и выпуска отработавших газов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективных показателей, смесь увлажненного воздуха с парами топлива после прохождения эрлифтной зоны дополнительно подогревают теплотой отработавших газо.в и подвергают конверсии путем ее электроискровой обработки, причем температуру смеси топлива и увлажненного воздуха на выходе из контактной зоны выдерживают равной равновесной температуре топливоводовоздушной смеси при соотношении количества молей воды и топлива 2:1, количество воздуха перед контактным увлажнением устанавливают равным количеству, теоретически

необходимому для полной конверсии используемого топлива, и конверсию осуществляют в диапазоне температур 500...700К в присутствии катализатора, а полученные продукты конверсии перед подачей в цилиндры охлаждают путем контактного взаимодействия с топливрводной рмесью до равновесной температуры топливовЪдовоздушной смеси при соотношении масс паров воды и топлива, равном 13:100.

Изобретение позволяет повысить эффективные показатели способов работы двигателейх,виутреннего сгорания на альтернативных топливах, в частности метаноле с антидетонационной присадкой в виде водяного пара. После запуска двигателя 1 воздух, пройдя вход 16 резервуара 10, попа-Толм^о-(? Воздухдает в контактную зону 11, где насыщается парами топлива и ёоды. После нагрева смеси в реакторе 35 теплотой отработавших газов до температуры 500 К по сигналу датчика 44 температуры открывается регулирующий вентиль 39 и во внутренний объем змеевика 36 поступает смесь с наличием капелек жидкости, отбираемая из области резервуара 10 между контактной зоной 11 и каплеотделителем 13 и подаваемая по капельному патрубку 38. На электродах 42 и 43 производят искровой разряд с помощью источника 40 высокого напряжения. Электроискровую обработку смеси производят в диапазоне температур 500... 700 К, подводя теплоту от выхлопных газов, подаваемых по впускной магистрали 7 через кожух 37.2 ил.•^'feS4^/

38

Фиг,1