Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F01N3/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), работающим по замкнутому циклу.

Известны ДВС, состоящие из впускной и выпускной систем, соединенных между собой через смеситель, присоединенный к кислородному баллону, и жидкостного-щелочного нейтрализатора с газовым и щелочным контуром.

Недостатком известных ДВС является их низкая экономичность по сравнению с ДВС, работающим по обычному (открытому циклу) из-за общего ухудшения процесса сгорания топлива в цилиндрах по причинам наличия в рабочем заряде трехатомных газов С02 и НаО, отличающихся по своим физико-химическим свойствам от двухатомного азота, а также дополнительными затратами энергии на охлаждение щелочи и продуктов нейтрализации в щелочном охладителе.

Цель изобретения - повышение экономичности.

Указанная цель достигается тем, что ДВС дополнительно оборудован термохимическим реактором (ТХР), состоящим из зоны нагрева и зоны реакции, причем жидкое углеводородное топливо подается в зону реакции ТХР штатным топливоподка- чивающим насбсом ДВС в подогретом виде, а также топлйвноще/ючным теплообменником, установленным в щелочном контуре нейтрализатора и соединенным топливным контуром с топ ливоподкачивающим насосом и зоной реакции ТХР. Таким образом, в зону реакции ТХР поступают часть отработанных газов (О Г) и ДВС и жидкое углеводородное топливо, подогретое в теплообменнике за счет охлаждения щелочного

СП

.rcJ

со о

00

раствора, остальные ОГ поступают в зону нагрева ТХР. В зоне реакции ТХР происходит следующая эндотермическая реакция, в результате которой поглощается теплота, т.е. Происходит охлаждение ОГ в зоне нагрева ТХР. Подача смеси СО и Н2 в смеситель, где она смешивается с кислородом и ОГ, и последующая подача в цилиндры существенно улучшает процесс сгорания, кроме того, происходит утилизация теплоты ОГ для проведения эндотермической реакции, снижается расход щелочи в нейтрализаторе, так как часть ОГ вступает в реакцию, а также происходит охлаждение щелочного раствора без подвода дополнительной энергии за сч ет нагрева топлива в теплообменнике, тем самым в последнем осуществляется утилизация теплоты экзотермических химических реакций нетрали- зации ОГ,

На чертеже изображена Принципиальная Схема предлагаемого ДВС. - ДВС 1 содержит впускную 2 и выпускную 3 системы, соединенные между собой через смеситель 4, который через редуктор 5 и регулятор б соединен с кислородным баллоном 7, а также жидкостной нейтрализатор ОГ 8, соединенный газовым контуром со смесителем 4 и зоной нагрева 9 ТХР, а щелочным контуром последовательно с топливно-щелочным теплообменником 10, отделителем продуктов реакции нейтрализации 11 и щелочным насосом 12, щелочной контур через регулятор концентрации 13 соединен с емкостью запаса концентрированного раствора щелочи 14, кроме того, ДВС 1 оборудован ТХР, состоящим из зоны нагрева 9 и зоны реакций 15, соединенной с одной стороны через второй запорный орган 16с газовым контуром зоны 9, а также трубопроводом 17 последовательно через первый запорный орган 18с топливоподка- чивающим насосом 19 и топливным баком 20, с другой стороны трубопроводом 21 со смесителем 4 Топливоподкачивающий насос 19 ДВС 1 связан также трубопроводом 22 с двигателем ДВС, оборудован запорно- регулировочной арматурой 23 - 25,

При работе по замкнутому циклу ДВС 1 запорные органы 23, 24 закрыты. Часть ОГ ДВС поступает через запорный открытый орган 16 в зону реакции 15 ТХР, остальные ОГ поступают в зону нагрева 9, в зону 15 также по трубопроводу 17 поступает подогретое в теплообменнике 10 жидкое углеводородное топливо, подаваемое топливоподкачивающим насосом 19. Топливо и ОГ в зоне 15 вступают в химическую реакцию, при этом поглощается значительное количество теплоты в зоне нагрева 9

образовавшиеся продукты реакции СО и Н2 поступают по трубопроводу 21 в смеситель 4, а охлажденные ОГ из зоны нагрева 9 поступают частично через регулирующий орган 25 в смеситель 4, а также в жидкостной нейтрализатор 8, где вступают в экзотермическую реакцию со щелочью, продукты реакции, охладившись в теплообменнике 10, поступают в отделитель 11. Поступившее в

0 смеситель 4 На и СО, а также охлажденные ОГ смешиваются с кислородом, поступающим через редуктор 5 и регулятор 6 из баллона 7, и поступают в цилиндры ДВС 1, куда также поступает по трубопроводу 22 топли5 во. Наличие в смеси СО и Й2 улучшает процесс сгорания топлива.

Таким образом, предлагаемый ДВС за счет установки ТХР, а также щелочнотоп- ливного теплообменника позволяет улуч0 шить экономичность при работе по замкнутому циклу путем утилизации теплоты ОГ, теплоты экзотермических реакций нейтрализации ОГ щелочью и сокращения расхода щелочи.

5

Формула изобретения Двигатель внутреннего сгорания, содержащий топливную систему и впускную и выпускную системы, сообщенные между со0 бой через смеситель, подсоединенный при помощи отключающего устройства к кислородному баллону, и образующие газовый контур, жидкостной нейтрализатор отработавших газов, включенный по газовому кон5 туру между выпускной системой и смесителем и имеющий щелочной контур, выход и вход которого соединены между собой через последовательно установленные отделитель продуктов реакции и щелоч0 ной насос, вход которого через регулятор концентрации подключен к емкости с концентрированным раствором щелочи, отличающийся тем, что, с целью улучшения экономичности, он дополнительно содер5 жит термохимический реактор с зонами нагрева и реакции, топливно-щелочной теплообменник с топливной и щелочной полостями, первый и второй запорные органы м топливопровод, связывающий топливную

0 систему через первый запорный орган и топливную полость топливно-щелочного теплообменника с входом зоны реакции, последняя расположена перед нейтрализатором и входом дополнительно сообщена с

5 газовым контуром через второй запорный орган, а выходом - со смесителем, причем зона нагрева включена в газовый контур, э щелочная полость топливно-щелочного теп лообменника включена в щелочной контур перед отделителем.

Использование: двигатели внутреннего сгорания, работающие по замкнутому циклу Сущность изобретения: двигатель внутреннего сгорания 1, содержащий топливную впускную и выпускную системы 18, 19, 20, 2, 3 соответственно соединенные между собой через смеситель 4, связанный при помощи редуктора 5 с кислородным баллоном 7, жидкостной нейтрализатор 8 с газовым и щелочным контуром, отделитель 11 продуктов реакции, регулятор 13 концентрации, щелочной насос 12 и емкость 14 с раствором щелочи, содержит дополнительно термохимический реактор (ТХР) с зонами 9,15 нагрева и реакции, топливнощелочной теплообменник 10. Зона 15 реакции ТХР входом связана с т опл ивной системой через топливнощелочной теплообменник 10, а также дополнитёТГьШм входом связана с газовым контуром, а выходом - со смесителем 4. Зона 9 нагрева сообщается с газовым контуром. ТХР установлен в газовом контуре перёд жидкостным нейтрализатором 8. 1 ил. V

14