Способ управления тепловой машиной

 

Изобретение относится к тепловым двигателям, конкретнее к способам преобразования химической и тепловой энергии в механическую энергию и их интенсификации независимо от типа теплового двигателя и способов их управления. Предложен способ интенсификации работы тепловой машины, содержащий операции подготовки, подачи, воспламенения и сжигания смеси топлива с окислителем в камере сгорания тепловой машины, нагревания рабочего тела (газа, пара, . ..) выделяемой в процессе горения топлива тепловой энергией, операцию преобразования тепловой энергии в давление рабочего тела внутри рабочей камеры теплового двигателя с последующим преобразованием избыточного давления рабочего тела в механическую энергию тепловой машины путем интенсификации первым электрическим полем (с напряженностью не менее 1 кВ/см) процесса сжигания топлива в камере сгорания и одновременно интенсификации теплопередачи тепловой энергии от сжигаемого топлива к рабочему телу тепловой машины, а также путем перераспределения параметров тепловой энергии в рабочей камере двигателя (давления газов, их температуры, теплопроводности), конкретнее создания направленного теплового давления рабочего тела (газа) в рабочей камере на рабочий орган тепловой машины путем направленной пространственной ориентации движения частиц нагретого рабочего тела вторым электрическим полем с напряженностью, достаточной для упорядочения теплового движения частиц рабочего тела в направлении рабочего органа тепловой машины. Изобретение направлено на повышение эффективности (КПД) и улучшение экологической чистоты тепловых машин. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к тепловым двигателям, конкретнее к способам преобразования химической и тепловой энергии в механическую энергию и их интенсификации независимо от типа теплового двигателя и способов их управления. Изобретение направлено на повышение эффективности (КПД) и улучшение экологической чистоты любых тепловых машин.

Принцип работы любых тепловых машин состоит в превращении внутренней энергии природного топлива (химической, ядерной) вначале в тепловую энергию рабочего тела, с последующим преобразованием тепловой энергии рабочего тела (газа, пара,...) в механическую энергию путем превращения избыточного давления сжатого рабочего тела (теплоты рабочего тела) в механическую работу движения рабочего органа, например поршня двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (/1/ Политехнический словарь. М. , 1976, с. 492., /2/ "Человек и машины", популярная энциклопедия, 4-й том, М.: Мир , 1986, с. 58-65).

По способу получения тепловой энергии тепловые машины подразделяются на огневые, использующие механизм выделения тепловой энергии из топлива в процессе его сгорания, химические, использующие выделяемую теплоту при протекании экзотермических химических реакцией, ядерные, использующие механизм выделения тепловой энергии при протекании ядерных реакций распада радиоактивных веществ, и нетрадиционные, использующие иные источники тепловой энергии (например, солнечной, термоэлектрической и др.).

По способу преобразования тепловой энергии рабочего тела в механическую энергию рабочего органа тепловые двигатели (ТД) подразделяются на поршневые, роторные, реактивные и их комбинации (анализ аналогов -/1/ в Политехническом словаре, М., 1976, с. 492, /2/, с. 58-65).

По способу подвода тепла к рабочему телу ТД подразделяются на двигатели внутреннего сгорания, в которых процессы сгорания топлива и преобразования теплоты в механическую работу происходят в одних и тех же полостях (камерах сгорания) ТД и двигатели внешнего сгорания, в которых операция нагрева рабочего тела и операция преобразования тепловой энергии рабочего тела в механическую энергию рабочего органа разделены в пространстве и времени, например в паровой машине (анализ аналогов - там же).

Общий недостаток тепловых машин состоит в низкой эффективности преобразования и использования внутренней энергии природного топлива и тепловую энергию рабочего тела (не более 60%, остальные 40% энергии топлива уходят в атмосферу в виде тепловой и химической энергии отходящих газов), и в низкой эффективности преобразования тепловой энергии сжатого рабочего тела в механическую энергию, поскольку в рамках известного принципа работы любой тепловой машины, и согласно второго начала термодинамики, КПД любой тепловой машины не зависит от ее конструкции и вида рабочего тела, а определяется разностью температур рабочего тела внутри тепловой машины и на ее выходе (см. Физический энциклопедический словарь. М., 1984, с. 751). Реальный КПД преобразования тепловой энергии в механическую энергию движения тепловых машин, например автотранспортных ДВС, не превышает 30-40% из-за ограничений по температурной и прочностной стойкости материалов и несовершенства конструкций двигателей, в частности низкой эффективности систем охлаждения двигателя и отходящих газов.

Суммарный КПД тепловой машины, равный произведению двух вышеперечисленных КПД, характеризующий отношение полезной механической энергии на валу теплового двигателя к полной химической (ядерной) энергии использованного топлива не превышает 15-20%.

Несовершенство тепловых машин приводит во многом к глобальному экологическому (химическому и тепловому) загрязнению атмосферы и всей окружающей среды планеты. Совершенствование тепловых машин, повышение их эффективности и экологической чистоты является острой потребностью человечества для сохранения природы и здоровья самого человека, особенно в крупных городах, с огромным количеством различных тепловых машин (тепловых электростанций, предприятий, тепловых двигателей железнодорожного, воздушного, водного и особенно, наземного транспорта), токсичные отходящие газы которых вносят до 70% вклада в отравление атмосферы городов, возникновение кислотных осадков и приводит к другим вредным экологическим последствиям.

В качестве прототипа выбираем способ управления классической тепловой машиной - наиболее распространенным 4-тактным двигателем внутреннего сгорания, изобретенным немецким инжектором Н. Отто еще в 1876 году и до сих пор повсеместно и широко применяемым на транспорте почти без изменений конструкции и при неизменном способе его управления, содержащем последовательные операции: подачи окислителя и впрыска топлива в камеры сгорания, сжатие топливовоздушной смеси, последующее воспламенение топливной смеси и рабочий ход поршня под действием расширяющихся горячих газов, и, наконец, выпуск отработанных газов - (/2/, с. 64-65).

Главными недостатками прототипа являются неэффективность преобразования и использования химической энергии топлива, низкий КПД (не более 30%), низкая экологическая чистота двигателя в связи с токсичностью выхлопных газов.

Главные причины низкого КПД - неполное сгорание смеси в рабочем такте работы и неэффективное преобразование и использование тепловой энергии в полезную механическую энергию на валу двигателя.

Многочисленные попытки лучших автомобильных фирм мира улучшить эффективность (КПД) этой тепловой машины серьезными достижениями не увенчались, и лишь в 70-80 годах, т.е. уже в наше время разработчики добились снижения степени токсичных газов двигателей посредством установки на выхлопную трубу внешней системы экологической очистки выхлопных газов на базе сотового платинового катализатора, и сложной системы "электронного впрыска" путем введения операций дозированного многоточечного впрыска топлива и окислителя посредством сложных компьютеризированных систем электронного впрыска взамен карбюратора, которая практически улучшает КПД двигателя всего на 3-5%, и неадекватна по эффективности ее применения, той степени усложнения и удорожания теплового двигателя, которые возникли с внедрением этой системы. Система "электронного впрыска" необходима скорее для поддержания рабочего режима очистки выхлопных газов упомянутым внешним "капризным" и дорогим устройством очистки выхлопных газов на базе сотового платинового катализатора, критичного к многим факторам (в частности, к температуре и составу выхлопных газов). (см., например, кн. Спинова А.Р. "Системы впрыска бензиновых двигателей". М. , 1994). Таким образом, поскольку последние нововведения западных автомобильных фирм не меняют по-существу конструкцию и принцип самого двигателя внутреннего сгорания, поэтому целесообразно оставить в качестве прототипа базовое изобретение - тепловой 4-тактный ДВС Отто и его способ управления /2/.

Резюмируя краткий анализ развития тепловых машин на примере двигателей внутреннего сгорания, приходим к выводу, что за сто двадцать лет со дня изобретения самой распространенной тепловой машины - двигателя Отто никаких кардинальных изобретений, нововведений в конструкцию самого двигателя и в способ управления этим двигателем, обеспечивающих существенное его улучшение по энергетическим и экологическим показателям, не внесено. По-прежнему тепловой КПД ДВС не превышает 30-35%.

Также нет значительного прогресса в развитии и других известных типов тепловых двигателей: газотурбинных, реактивных, ракетных, роторных и других. По-прежнему их суммарный КПД не превышает 30%, а их экологические показатели отходящих газов часто вообще не приводятся фирмами-изготовителями в связи с их токсичностью. Особенно значительный ущерб атмосфере планеты наносят тепловые двигатели космонавтики (мощные ракетоносители, авиации и автомобильного транспорта), суммарная мощность которых в мире уже превышает суммарную мощность всех электростанций мира.

Усиливающийся экологический кризис планеты настоятельно требует от изобретателей и разработчиков в области двигателестроения новых продуктивных идей для коренного совершенствования не дополнительных устройств очистки выхлопных газов двигателей, а именно самих тепловых двигателей и способов управления ими.

Предлагаемое изобретение преследует цель существенно улучшить эффективность преобразования химической энергии топлива в механическую энергию существующих тепловых машин, в частности прототипа, почти вдвое повысить КПД двигателя Отто, при одновременном его экологическом совершенствовании, снижении токсичности выхлопных газов.

Предложен способ интенсификации работы тепловой машины, содержащий операции подготовки, подачи, воспламенения и сжигания смеси топлива с окислителем в камере сгорания тепловой машины, нагревания рабочего тела (газа, пара, ...) выделяемой в процессе горения топлива тепловой энергией, операцию преобразования тепловой энергии в давление рабочего тела внутри рабочей камеры теплового двигателя с последующим преобразованием избыточного давления рабочего тела в механическую энергию тепловой машины, отличающийся тем, что интенсифицируют работу тепловой машины путем интенсификации первым электрическим полем (с напряженностью не менее 1 кВ/см) процесса сжигания топлива в камере сгорания и одновременно интенсификации теплопередачи тепловой энергии от сжигаемого топлива к рабочему телу тепловой машины, а также путем перераспределения параметров тепловой энергии в рабочей камере двигателя (давления газов, их температуры, теплопроводности), конкретнее создания направленного теплового давления рабочего тела (газа) в рабочей камере на рабочий орган тепловой машины путем направленной пространственной ориентации движения частиц нагретого рабочего тела вторым электрическим полем с напряженностью, достаточной для упорядочения теплового движения частиц рабочего тела в направлении рабочего органа тепловой машины.

Развитие способа интенсификации работы теплового двигателя для эффективного преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию рабочего тела тепловой машины состоит во введении дополнительных операций озонирования окислителя, (разноименной) электростатической зарядки окислителя и топлива, операции электростатического распыления и впрыска топлива, операции электрического воспламенения смеси от источника электрического поля, операции электронного эжектирования в зону горения, электростатического дробления радикалов топливоокислительной смеси, операции отражения и концентрации электромагнитного излучения, выделяемого в процессе горения топлива, на рабочее тело снаружи и(или) внутри рабочей камеры.

Развитие способа управления тепловой машиной для повышения эффективности преобразования тепловой энергии рабочего тела в механическую энергию рабочего органа тепловой машины состоит во введении и чередовании операций пространственной направленной ориентации теплового движения поляризованных частиц рабочего тела путем ориентации вектора постоянного по знаку электрического поля в направлении вектора движения рабочего органа на рабочем такте теплового двигателя, например двигателя внутреннего сгорания, и операции пространственной дезориентации и электрического торможения теплового движения поляризованных частиц рабочего тела переменным электромагнитным полем, либо тремя скрещенными знакопостоянными электрическими полями по всем трем осям координат в нерабочих циклах рабочего органа тепловой машины, например в тактах впрыска, сжатия топливовоздушной смеси (воздуха) и в такте выпуска отработанных выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

Отметим, что наложение трех скрещенных по осям координат знакопостоянных сильных электрических полей на слабоионизированную низкотемпературную плазму, например нагретый газ продуктов сгорания топливовоздушной смеси в камерах сгорания ДВС, приводит к резкому и глубокому охлаждению этого газа, поскольку хаотическое движение поляризованных и ионизированных частиц этого газа и их столкновения с выделением тепловой энергии (как количественной характеристики тепловой энергии, выделяемой этими частицами при соударениях) в этих скрещенных полях практически мгновенно прекращается вследствие того, что мощные Кулоновские силы электрических полей при достаточной напряженности этих полей не позволяют электрическим диполям молекул и атомов, заряженным радикалам несгоревшего топлива, ионам окислителя пересекать силовые электрические линии, тормозят их тепловое движение, заставляют их двигаться только по силовым линиям электрических полей, тем самым предотвращают их хаотические тепловые соударения, "втягивают" из нагретого рабочего тела (газа, перегретого пара и т.д.) электрически заряженные частицы на электрически разноименно заряженные пластины (электроды), отбирают у них электрические заряды, преобразуя их в генераторный ток подпитки высоковольтных преобразователей напряжения, создающих эти электрические поля, т.е. быстро и существенно охлаждают газ.

Таким образом, введение в способ управления тепловой машиной операции электрополевого нагрева газа и повышения его давления по оси хода рабочего органа в рабочем такте двигателя, и операции охлаждения рабочего тела (газа) внутри рабочей камеры скрещенными знакопостоянными электрическими полями в режиме выпуска отходящих газов (выпускной такт ДВС), увеличивает эффективность преобразования тепловой энергии в механическую в существующих тепловых машинах, поскольку согласно второму началу термодинамики и циклу Карно КПД тепловой машины определяется только разностью температур нагретого и охлажденного рабочего тела, независимо от типа этого рабочего тела и конструкции тепловой машины (см. Физический энциклопедический словарь. М., 1984, с. 244 "Теорема Карно о максимальном КПД тепловой машины", там же "Цикл Карно") Особенность реализации предложенного способа интенсификации работы тепловой машины применительно к двигателю внутреннего сгорания (ДВС) состоит в совмещении операций интенсификации электрическим полем процесса горения топливовоздушной смеси и операции управления тепловым движением частиц нагретого рабочего тела (газа, образованного от сжигания топливовоздушной смеси) внутри камеры сгорания.

Естественно, предложенный способ применим и к другим типам тепловых машин с разделенными операциями получения тепловой энергии и ее преобразования в механическую энергию. В этом случае каждую из двух перечисленных операций выполняют с использованием независимых регулируемых электрических полей от отдельных высоковольтных преобразователей бортового напряжения.

Например, в газотурбинном двигателе реализация способа приведет к существенному снижению требуемой мощности компрессора для создания прежнего давления на лопатки газовой турбины, а следовательно, к существенному повышению КПД газотурбинного двигателя.

Отметим также, что потребляемая мощность высоковольтными преобразователями напряжения для создания этих сильных электрических полей, необходимых для интенсификации и управления тепловыми процессами, составляет не более 1% от тепловой мощности рабочего тела вследствие огромной электрической Кулоновской силы взаимодействия электрически заряженных частиц и зарядов с электрическими полями внутри тепловой машины, причем в режиме охлаждения рабочего тела его тепловая энергия рекуперуется в виде электрической энергии в источник(и) электрического(их) поля(ей).

Развитие изобретения состоит в регулировании параметров подведенных внутрь камер сгорания и камер давления электрических (электромагнитных) полей (напряженности, частоты, мощности,...) на обоих упомянутых этапах преобразования химической энергии топлива в механическую энергию тепловой машины в зависимости от виде топлива, режима работы и машины и состояния окружающей среды, например по критерию поддержания максимального КПД, максимальной тяги, минимума токсичности выхлопных газов.

Развитие изобретения состоит в совмещении операций впрыска, воспламенения смеси, интенсификации процесса горения топлива и операции интенсификации преобразования тепловой энергии рабочего тела в его избыточное давление и механическую энергию движения рабочего органа, например поршней в двигателях внутреннего сгорания путем введения электрического(их) поля(ей) внутрь камер сгорания через электроизолированные от корпуса двигателя одноэлектродные электросвечи - форсунки, ориентированные напротив центра рабочего органа (например, напротив поршней) каждой из камер сгорания, электроизолированные электроды, размещенные по центру рабочего органа, например поршней двигателя поршневого двигателя внутреннего сгорания, и дополнительные пространственно сдвинутые электроизолированные от корпуса двигателя электроды, размещенные на боковых стенках камер сгорания.

Развитие изобретения применительно к способу управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС) состоит в управлении электрическим(и) полем(ями) температуры(давления) рабочего тела внутри камеры сгорания в рабочем и нерабочем тактах двигателя путем изменения пространственно-временных параметров поля внутри камеры сгорания в зависимости от такта работы ДВС, а именно путем преобразования неподвижного вектора силовых линий знакопостоянного электрического поля, направленного вдоль оси "центральный электрод электросвечи - рабочий орган(поршень)" в рабочем такте двигателя, на вращающееся в поперечной оси электрическое поле или три скрещенных по осям координат знакопостоянных электрических поля, в нерабочих тактах двигателя, например на выпускном такте ДВС, причем изменяют параметры электрического поля в камере сгорания в функции электрического тока эмиссии через перечисленные выше электроизолированные от корпуса электроды преобразователя(ей), размещенных в каждой из камер сгорания, от высоковольтного(ых) преобразователя(ей) напряжения, в зависимости от режима работы и вида топлива и окислителя.

Сущность изобретения состоит в использовании мощных электрических полей и мощных Кулоновских силовых взаимодействий электрически заряженных частиц и электрических диполей в качестве катализатора горения топливной смеси, обеспечивающего практически полное сгорание углеводородного топлива в камерах сгорания двигателя и, как следствие, резкое снижение токсичности выхлопных газов, и одновременно для повышения эффективности преобразования тепловой энергии хаотического движения и соударения частиц нагретого тела в давление и механическую энергию рабочего органа тепловой машины путем направленной ориентации теплового движения дипольных и электрически заряженных частиц расширяющихся в процессе сгорания топливной смеси горячих газов вдоль силовых линий электрического поля, соориентированных в направлении осей поршней, что позволяет создать повышенное давление частиц рабочего тела (газа, пара.. .) именно на рабочий орган, например на поршни ДВС, при неизменной суммарной тепловой энергии рабочего тела в начале рабочего такта двигателя и, наоборот, существенно снизить температуру газов внутри камеры путем электрического торможения теплового движения частиц газа в скрещенных знакопостоянных электрических полях, или во вращающемся внутри цилиндра относительно его оси электрическом поле.

Таким образом, введение электрических полей в камеру сгорания и рабочую камеру повышенного давления тепловых машин значительно интенсифицирует их работу вследствие интенсификации процессов горения топлива и теплопередачи тепла в рабочему телу и позволяет эффективно управлять температурой, давлением рабочего тела в начале и конце рабочего цикла двигателя Отто - прототипа, что и приводит в совокупности к существенному повышению разности температур "нагревателя" и "холодильника" (терминология из теории тепловых машин), а следовательно, к улучшению КПД, повышению эффективности преобразования химической энергии первичного топлива в полезную механическую энергию (работу), совершаемую тепловой машиной.

Предложенный способ может быть реализован на любой тепловой машине, поэтому для упрощения схематически пояснен на ее общей блок-схеме (фиг. 1).

Обобщенная тепловая машина состоит из камеры горения 1 с топливными форсунками 2, из компрессора 3, рабочей камеры 4 с рабочим телом 5 и рабочим органом 6 (турбина). Для реализации предложенного способа тепловая машина дополнена двумя независимыми источниками 7, 8 регулируемого электрического поля, введенными через электроизолированные от корпуса тепловой машины электроды 9, 10 соответственно в камеры 1,4 с соответствующими регуляторами 11, 12, присоединенными по выходу к соответствующему источнику 7, 8, а по входам регулятор 11 к датчику токсичности отходящих газов 13, а регулятор 12 к датчику давления или мощности на выходе тепловой машины 14, причем в качестве источников постоянного электрического поля использованы высоковольтные индуктивнополупроводниковые преобразователи постоянного по знаку высокого напряжения соответствующей мощности с первичным электропитанием от источника электроэнергии 15, например от бортовой электросети тепловой машины, а в режиме запуска тепловой машины предпочтительно от внешней электросети.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

От дополнительного стартера, не показанного на фиг. 1, раскручивают вспомогательную турбину компрессора 3, подают топливо в форсунки 2, воспламеняют топливовоздушную смесь в камере 1 и от горячих расширяющихся газов раскручивают до рабочих скоростей основную турбину 6.

После этого подают через изолированные от корпуса электроды 9, 10 электрические поля от высоковольтных преобразователей напряжения 7, 8 соответственно внутрь камер 1, 4, параметры которых регулируют регуляторами 11, 12 независимо или взаимосвязанно в функции соответствующих датчиков токсичности газообразных продуктов сгорания (13) и датчиков давления (скорости турбины ) 14, причем электропитание подают от внешней, а затем от бортовой электросети 15.

Положительный эффект, состоящий в повышении КПД и снижении токсичности отходящих газообразных продуктов сгорания топлива, достигается благодаря многообразному воздействию электрических полей как на интенсификацию процессов горения в камере 1, так и на ориентацию теплового движения молекул нагретого газа в рабочей камере 4 вдоль оси вращения турбины 6. Более подробно физическая сущность каталитического воздействия электрического поля на процессы преобразования химической энергии топлива в механическую энергию раскрыта в материалах настоящей заявки на изобретение.

Формула изобретения

1. Способ управления тепловой машиной, содержащий операции подготовки, подачи, воспламенения и сжигания смеси топлива с окислителем в камере сгорания тепловой машины, нагревания тепловой энергией от сжигаемого топлива рабочего тела (газа, пара...), операцию преобразования тепловой энергии в давление рабочего тела внутри рабочей камеры теплового двигателя с последующим преобразованием избыточного давления рабочего тела в механическую энергию тепловой машины, отличающийся тем, что интенсифицируют работу тепловой машины путем интенсификации электрическим полем процесса сжигания топлива в камере сгорания и одновременно интенсификации теплопередачи тепловой энергии от сжигаемого топлива к рабочему телу тепловой машины, а также путем направленного перераспределения параметров тепловой энергии в рабочей камере двигателя (давления газов, их температуры, теплопроводности), на рабочий орган тепловой машины (поршень, турбину), посредством направленной пространственной ориентации движения частиц нагретого рабочего тела вдоль силовых линий электрического поля с напряженностью, достаточной для упорядочения теплового движения частиц рабочего тела.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раздельно регулируют параметры электрических полей внутри тепловой машины, а именно в зоне горения топлива по критерию наилучшей степени сгорания топлива и минимума токсичности отходящих газов, а внутри рабочей камеры по критерию максимального КПД преобразования тепловой энергии в механическую энергию рабочего органа тепловой машины.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что интенсифицируют электрическим полем процесс преобразования скрытой химической энергии любого топлива в тепловую энергию, для чего обрабатывают его этим полем, например вводят дополнительные операции озонирования окислителя (разноименной) электростатической зарядки окислителя и топлива, операции электростатического распыления и впрыска топлива, операции электрического воспламенения смеси от источника электрического поля, операции электронного эжектирования в зону горения, электростатического дробления радикалов топливоокислительной смеси, операции отражения и концентрации электромагнитного излучения, выделяемого в процессе горения топлива, на рабочее тело снаружи и(или) внутри рабочей камеры.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что для повышения теплопередачи ориентируют вектор электрического поля в зоне горения топлива на рабочее тело либо рабочую камеру тепловой машины, а для повышения эффективности преобразования тепловой энергии рабочего тела в механическую энергию рабочего органа тепловой машины вектор электрического поля направляют на рабочий орган машины, причем для поршневых машин синхронно чередуют операции пространственной направленной ориентации теплового движения поляризованных частиц рабочего тела и низкотемпературной плазмы в зоне горения путем синхронной ориентации вектора постоянного по знаку электрического поля в направлении вектора движения рабочего органа на рабочем такте теплового двигателя, например двигателя внутреннего сгорания, и операции пространственной дезориентации и электрического торможения теплового движения поляризованных частиц рабочего тела переменным электромагнитным полем, либо тремя скрещенными знакопостоянными электрическими полями по всем трем осям координат в нерабочих циклах рабочего органа тепловой машины, например, в тактах впрыска, сжатия топливовоздушной смеси(воздуха) и в такте выпуска отработанных выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что взаимосвязанно регулируют параметры подведенных внутрь камеры сгорания и рабочей камеры тепловой машины параметров электрических (электромагнитных) полей (напряженности, частоты, мощности, . ..) на обоих упомянутых этапах преобразования химической энергии топлива в механическую энергию тепловой машины в зависимости от вида топлива, режима работы и машины и состояния окружающей среды, например по критериям поддержания максимального КПД при минимуме токсичности выхлопных газов.

6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что для двигателей внутреннего сгорания состоит в совмещении операций впрыска, воспламенения смеси, интенсификации процесса горения топлива и операции интенсификации преобразования тепловой энергии рабочего тела в его избыточное давление и механическую энергию движения рабочего органа, например поршней в двигателях внутреннего сгорания путем введения электрического(их) поля(ей) внутрь камер сгорания через электроизолированные от корпуса двигателя одноэлектродные электросвечи-форсунки, ориентированные напротив центра рабочего органа (например, напротив поршней) каждой из камер сгорания, электроизолированные электроды, размещенные по центру рабочего органа, например поршней двигателя поршневого двигателя внутреннего сгорания, и дополнительные пространственно сдвинутые электроизолированные от корпуса двигателя электроды, размещенные на боковых стенках камер сгорания.

7. Способ по пп.1 - 6, отличающийся тем, что применительно к двигателям внутреннего сгорания с совмещенными камерами сгорания и рабочими камерами состоит в управлении электрическим(и) полем(ями) температуры(давления) рабочего тела внутри камеры сгорания в рабочем и нерабочем тактах двигателя путем изменения пространственно-временных параметров поля внутри камеры сгорания в зависимости от такта работы ДВС, а именно путем преобразования неподвижного вектора силовых линий знакопостоянного электрического поля, направленного вдоль оси "центральный электрод электросвечи - рабочий орган(поршень)" в рабочем такте двигателя, на вращающееся в поперечной оси электрическое поле или три скрещенных по осям координат знакопостоянных электрических поля, в нерабочих тактах двигателя, например на выпускном такте ДВС, причем изменяют параметры электрического поля в камере сгорания в функции электрического тока эмиссии через перечисленные выше электроизолированные от корпуса электроды преобразователя(ей), размещенных в каждой из камер сгорания, от высоковольтного(ых) преобразователя(ей) напряжения, в зависимости от режима работы и вида топлива и окислителя.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что направленное электрическое поле для ориентации теплового движения молекул нагретого газа в направлении рабочего органа машины создают в рабочей камере тепловой машины термостойкими ударопрочными моноэлектретами путем их жесткого крепления непосредственно на рабочем органе тепловой машины и на противоположной от него стенке рабочей камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам и устройствам подготовки водотопливной эмульсии, может быть использовано в системах питания дизельных двигателей, позволяет обеспечить высокие эксплуатационные характеристики дизельного двигателя за счет озонирования воды и регулирования ее подачи к смесительной камере для смешивания с топливом

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам подготовки топлива к сгоранию в двигателе

Изобретение относится к ионизаторам топлива шлангового типа и может найти применение в топливных системах двигателей внутреннего сгорания для снижения токсичности отработанных газов и повышения основных показателей работы ДВС

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к силовым установкам, содержащим двигатели внутреннего сгорания

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания

Изобретение относится к способам подготовки свежего заряда в двивнутреннего сгорания

Изобретение относится к области создания энергетического устройства по превращению теплоты атмосферного воздуха в механическую энергию привода электрических генераторов и любых механических устройств

Изобретение относится к поршневым и газотурбинным двигателям

Изобретение относится к энергетике, в частности, к преобразованию низкопотенциальной тепловой энергии в электрическую

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к геотермальным энергетическим установкам с использованием для выработки электроэнергии теплоты геотермальных источников

Изобретение относится к энергомашиностроению и касается усовершенствования энергетических установок, в которых осуществляется образование энергии при помощи гидравлических двигателей

Изобретение относится к тепловым двигателям, конкретнее к способам преобразования химической и тепловой энергии в механическую энергию и их интенсификации независимо от типа теплового двигателя и способов их управления

Наверх