Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F01N3/04 F02M25/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в областях народного хозяйства, где используются двигатели внутреннего сгорания, для снижения их токсичности.

Известен ДВС, включающий систему питания, систему охлаждения и выхлопную систему с устройством для дожигания продуктов неполного сгорания, содержащим выпускной коллектор, окруженный рубашкой для образования полости подвода воздуха в смесительную камеру коллектора, и V-образные пластины, торцы которых сообщены с полостью подвода воздуха.

Недостатком двигателя является высокий расход топлива, атмосферного кислорода, потери энергии в системе охлаждения и в выхлопной системе, а также большое количество токсичных веществ, образующихся в камерах сгорания двигателя.

Известен ДВС, включающий систему питания, систему охлаждения с радиатором

и выхлопную систему с камерой для нейтрализации газов, сообщающейся с системой питания и с атмосферой,

Известная конструкция двигателя с устройством для нейтрализации выхлопных газов позволяет нейтрализовать выхлопные газы и частично снизить расход топлива, однако она не решает проблемы снижения расхода атмосферного кислорода, потерь тепловой энергии в системе охлаждения двигателя и снижения количества вредных веществ, образующихся в камерах сгорания.

Цель изобретения - снижение образования токсичных веществ в камерах сгорания двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в ДВС, включающем выпускную систему, систему охлаждения с радиатором и выпускную систему с камерой для нейтрализации газов, сообщенной с впускной системой и с атмосферой, система охлаждения двигателя

ел

С

JVS

Ю &

ю VI ы

снабжена емкостью с водой, сообщающейся через трубопровод с радиатором, испарительной камерой и регулятором уровня воды в радиаторе, причем испарительная камера сообщена с впускной системой и с радиатором и регулятор уровня воды в радиаторе установлен на трубопроводе.

На чертеже представлен двигатель внутреннего сгорания, вид сверху, поперечный разрез камеры для нейтрализации газов.

ДВС содержит блок 1 с рубашкой охлаждения цилиндров (не показана), впускную систему 2 с воздухопроводом 3 и выпускную систему 4. Рубашка охлаждения блока 1 соединена с радиатором 5 с помощью верхнего патрубка 6 и нижнего патрубка 7. Двигатель содержит вентилятор 8 и водяной насос 9. Рубашка охлаждения блока 1 через нижний патрубок 7, радиатор 5 и патрубок 10 сообщается с испарительной камерой 11, которая через патрубок 12 сообщается с воздухопроводом 3. Двигатель снабжен емкостью 13 с водой, сообщающейся с радиатором 5 через трубопровод 14, выпускная система 4 соединена с выхлопной трубой 15, имеющей насадку 16, расположенную в камере 17 с жидкостью, Камера с жидкостью 17, например с 3%-ным раствором окислителя КВгОз, сообщается с атмосферой через коническую насадку 18 и с воздухопроводом 3 через трубу 19. Паровая система радиатора 5 через пробку 20, трубопровод 21, испарительную камеру 11 и патрубок 12 сообщается с воздухопрово- дом 3. Расход жидкости из емкости 13 с водой управляется регулятором 22 уровня жидкости в радиаторе 5.

ДВС работает следующим образом.

При запуске, например, холодного дви- гателя воздух из атмосферы поступает через воздухопровод 3 и впускную систему 2 в цилиндры и окисляет топливо. После сгорания топлива образовавшиеся выхлопные газы через впускную систему 4, выхлопную трубу 15 и коническую насадку 16, частично расположенную в окислителе КВгОз, поступают в камеру 17. Твердые частички, такие как сажа и др., оседают на дне камеры 17. Альдегиды и углеводороды охлаждаются и растворяются в воде.

Окислы азота вступают в реакцию с окислителем КВгОз и нейтрализуются.

КВгОз + 2МО + Н20- 2НМОз+КВг.

Окись углерода, вступая в реакцию с водой, превращается в двуокись углерода:

СО + НаО; С02 + Нг+ 9,8 ккал.

Так как токсичные вещества обладают высокой температурой, около 1000°С, то при их взаимодействии с водой образуется большое количество водяного пара, что согласно закону действия масс производит сдвиг химического равновесия вправо.

Сернистый ангидрид, имеющийся в выхлопных газах, образует сернистую кислоту, легко разлагающуюся с выделением S02:

S02 + Н20 еH2S03.

Повышение температуры вследствие нагрева водного раствора выхлопными газами сдвигает равновесие этой реакции влево. Растворимость S02 составляет 16,2 кг на 100 г воды при 10°С и 5,41 г при 40°С. При образовании двуокиси углерода выделяется свободный водород, который, вступая в реакцию с S02, легко восстанавливает двуокись серы до элементарной серы:

S02 + + 2H20.

В результате разрежения в цилиндрах двигателя азот, кислород, водяные пары и двуокись углерода из камеры 17 поступают в насадку 18. Углекислый газ и часть азота выходят в атмосферу через зазор между внутренней поверхностью насадки 18 и наружной поверхностью трубы 19. Оставшаяся часть азота, кислород и водяные пары через трубу 19, воздухопровод 3 и всасывающий коллектор 2 поступают в цилиндр двигателя.

В результате сгорания топлива происходит нагрев воды в рубашке охлаждения блока 1, которая через нижний патрубок 7 и патрубок 10 поступает в радиатор 5 и испарительную камеру 11. В радиаторе 5 вода охлаждается с помощью вентилятора 8 и насосом 9 подается через верхний патрубок 6 в рубашку охлаждения блока 1. В испарительной камере вода испаряется. Водяной пар из испарительной камеры 11 через патрубок 12, воздухопровод 3 и впускную систему 2 поступает в цилиндры двигателя. Водяной пар из радиатора 5 через паровую трубу в пробке 20, трубопровод 21, испарительную камеру 11, патрубок 12, воздухопровод 3 и впускную систему 2 поступает также в цилиндры двигателя.

Вода из емкости 13 через патрубок 14 и регулятор 22 уровня воды подается в радиатор 5 по мере ее испарения в радиаторе 5 и испарительной камере 11.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий впускную систему, системы охлаждения с радиатором и выпускную систему с камерой нейтрализации отработавших газов, сообщенной с впускной системой и атмосферой, отличающий- с я тем, что, с целью снижения токсичности

0

он снабжен емкостью с водой, испарительной камерой и регулятором уровня воды в радиаторе, причем емкость с водой соединена через трубопровод с радиатором, испарительная камера сообщена с одной стороны с впускной системой, а с другой - с радиатором, и регулятор уровня воды в радиаторе установлен на трубопроводе.

Изобретение позволяет снизить токсичность двигателей внутреннего сгорания. Во время работы двигателя в рубашке охлаждения блока 1 происходит нагрев воды, которая через нижний патрубок 7 и патрубок 10 поступает в радиатор 5 и испарительную камеру 11. Водяной пар из испарительной камеры 11 через патрубок 12, воздухопровод 3 и впускную систему 2 поступает в цилиндры двигателя. Вода из емкости 13 через трубопровод 14 и регулятор 22 уровня воды подается в радиатор 5 по мере ее испарения. Выхлопные газы, пройдя очистку в камере 17, поступают во впускную систему 2. 1 ил.

/7- №