Способ работы теплового двигателя Советский патент 1980 года по МПК F02B43/10 F01K25/06 

I

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, а именно к способам их работы с присадкой газообразного топлива.

Известны способы работы теплового двигателя, в частности двигателя внутреннего сгорания, путем подачи воздуха и углеводородного топлива, сжигания ;пос. леднего в камере сгорания.

При этом вследствие неполного сгорания вводимого топлива и частиц масла на деталях- образуется слой нагара. В nopmReBbnf двигателях -нагар откладывается на поршнях, в канавках компрессионных и маслосъемных колец на клапанах (или окнах гильз цилиндров),, на распылителях форсунок, выпускном коллекторе, проточной части турбокомпрессоров (при применении турбонаддува) на глушителях, т.е. по всему тракту следования выпускных газов, а в газотурбинном двигателе нагар откладывается на деталях камеры сгорания, проточной части турбины, распылителей форсунок, в полостях регенератора. В результате этого в процессе длительной эксплуатации вспеоствие ухудшения газодинамических, свойств теплового двигателя из-за уменьшения проходных сечений выпускных устройств, сопловых аппаратов и других элемев(тов ухудшается экономичность и нaдeжнocть происходит потеря мощности двигателя. В связи с этим тепловые двигатади,сх;о10бенно поршневые, в процессе эксплуатации приходится очшцать отнагрева. Наиболее высокие требования к очистке от нагара предъявляют двигатели внутретгаего сгорания с газотурбинным наддувом. Тра15диционный способ очистки тепловых двигателей, заключается в том, что двигатель останавливают , разбирают и моют, а пос ле этото снова собирают i .

Рассмотренный способ приводит к

20 длительному простою энергоустановки, кроме того, разборса - сборка теплового двигателя приводит к значительному сокращеншо его моторесурса. известны также способы работы двизгатепя sHyTpemiero сгоракиа, позволя5ощк-а пр жзЕОдкть перйод1 ческую очистку дт .отпоженнй продуктов гюпопного сгорания без его остановки , В процессе работы двкгатепя парно™ дически в камеру сгорания вводят ката пизатор, участвующий в процессе сгора ння и вовлекающий отпоження в химическую реакцшо,продукты которой яотоком отработавших газов уносятся на вы к поп. В качестве такой прнсадхк vicnoi b зуют воду которую вводят в течение нескольких секунд Б подаваемый воздух в кояичестйе 60-75% от полного насьгщейия: при температуре , . юе время работы с катализатором соста пяет примерно 60 кшн в неделю. Для повышения полноты очистки одковремекно с вБвдением воды в воздух ее вводят в трубопровод отвода отработавших газов. Известггый способ ймает ограизченног применение, вследствие того, что ои не обесибчиайвт попнбты О«ПЮТЕН трубопровода отвода отработавлй-гх газов у двигателей со С швн15тельно шшкой темгшратуррй выхлопа. Кроме того, часть тепла а камере сгорания расхощ-ется на испарение и разложена® воды, вследствие чего его эффективность .недостаточ-но высока. Целью язобретения является повышение э4)фект явности очксттси. Для этого катадизбтор вводит в виде свободного водорода в течакие 0,2-1,5% от периода работы дв1Е гатёля меядзу чист ками и в кодичестве, составляющем ,1 fiScoBbjs долей - от веса углево.дородног о топлива, подаваемого на номи нальном редкими На фкг. i схематически изображено устройство, позволяющее осуществить предложенный способ для двягатеяя внут реннего сгорания дизеля; на фиг. 2 т же, прнменитепыю к газотурбинному дел гателю; на фиг. 3 показан график зависимости времени очистки тегшового да гателя от количества подаваемого аодорода. Баллон Л. с водородом (см. фйг. 1) через запорный регулируемый вентиль 2 и устаноааеиный в цилиндре невозврат ный дозирующий клапан 3 соединеа с ки. пиндром 4 дизеля, в котором перемещается поршень 5. К килнндру подапгочен ту} боком11рес pop 6 черйз воздухопровод Vj воадухоэпускные клапаны 8, выггусжт е клапаны 9 И {&1Хлопиой трубопровод 1О. Для подачи углеводородного топлива предусмотрена форсунка 11. В карбюраторном двигателе подачу водорода мощно ,осу1дествпкть в карбюратор, В газотурбинном двигателе (см. фиг, 2) .водородный баллон через регулирующие 8лемвь гы 12 и 13 подсоедг швотся к ка мэре сгоранияХ, к которой подключен НСТОЧШ1К 15 углеводорояного топлива и компрессор 16 подачя воздуха. Продук ты сгорания попадают в компрессорную 17и тяговую 18 турбины. В те згеняе заданного промежутка времени между чистками, например в течение 200 ч работы стационарного двигателя или 80ОО км пробега те1шовоза, двигат-епь. работает с подачей в него воздуха и углеводородного топлива и сж 1га1ШЯ последнего в камере сгорания. По истечении указанного периода времени тепловозный ди;зепь подкточается к устройству подачи водорода. Ди-зепь запускаетСи для работы с вйвденяем водорода. Во. дород вводится в камеру сгорания в копичестве 0,01-0,1 весоаых долей от ееса угпеводородиого топлива, подаваемого ка номинадьиом режтле. После работы , например, на холостом ходу & течение 0,2-1,5% от периода работы двигателя ,ay чистками (для указанного примера 20 мин - 3 ч) двигатель останавливают для яроведенгш профилактического осмотра к очистки элеме1-гтоБ я систем, не омываемых выпуск11Ь мн газами. В случа г, если зкспериме ггально установлено, что щзомывка этих элемегггов может осущест. вяяться реже, остановка двигателя не обязательна. Продолжительность работы дангатеяя с подачей водорода зависит от проыйш-ного соотношения углеводородного топянаа л водорояа, подаваемых в камеру сгорания. Чем больше процентное со держаний водорода, тем меньше тфодол- жнтельность работы. Экспериментапьная зависимость между параметрами представлена на Ф15Г. 3, где -Viio весовое количест, во водорода, весовое количество углеводородного топлива, i отношеш е продолжительности ввода: водоро да к продолжительности периода работы двигателя между чистками. В газотурбинной установке продукты сгорания смеси углеводородного топлива и водорода поступают в компрессорную турбину 17, а затем в тяговую турбину 18и далее на выхлоп. Водород, после введения в камеру сгорания, участвует в процессе сгорания, т,©, способствует увеличению потевциальной энергии продуктов сгорания. На ряду с &TRM вместе с продуктами сгора няя угпеводородкого топлива он (разует катапиэатор, вовлекающий в хямическзяй реакцию (угложения продуктов неполного сгорания, и обеспечивает высокую сте пень очистки от этих отложений рабочих поверхностей двигатепя вплоть до полкого исчезновения следов отложений. , Таким образом, еффектнвность очистк по сравнению с известными способа я повышается. Формула изобретения Способ работы теплового двигателя, например двигателя внутреннего сгора Ш1Я|. путем подачи воздуха и углеводородного топлива, сжигания последнего в камере сгорания и периодической очистки noBepXHOciefi двигателя от отложений продуктов иепояного сгорания при ввода в камеру сгорания катализатора, отличают и йся тем, «гго, с целью повышения эффективности очистки, катализатор вводят в виде свободного водорода в течение 0,2-1,5% от периода работы двигателя между чистками н в копичестве, составляющем 0,01-0,1 весовых допей от веса углеводородного топлива, подаваемого на номинальном режйме, Источники информации принятые во внимание при экспертизе i. Тепловоз 2ТЭ10В. Руководство по эксппуатацйиг и обслуживанию. М., Тратгспорт, 1975, с. 250-252, 2. Патент США № 3779213, кп, 123-1, опубл. 1973.

/

П JitL

Ф-м-е./

f6

/5