Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления (варианты)

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к способам и устройствам интенсификации работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В способе и устройстве интенсификация работы двигателей внутреннего сгорания достигается путем введения сильного электрического поля внутрь камер сгорания на весь период работы двигателя посредством бортового высоковольтного автогенераторного индуктивно-полупроводникового преобразователя напряжения, один из выходов которого электрически соединен с центральными электродами, электроизолированными от корпуса, модернизированных электросвечей зажигания, выполненных с единственными удлиненными электроизолированными центральными электродами, а второй выход высоковольтного преобразователя электрически присоединен непосредственно к корпусу двигателя. Электрическое поле с напряженностью не ниже 1 кВ/см используется в качестве катализатора горения топливовоздушной смеси в камерах сгорания двигателя, причем на такте впуска электрическое поле осуществляет дополнительное электростатическое распыление топлива и озонирование воздуха. Такое выполнение позволяет обеспечить полное сгорание смеси в камерах, упростить конструкцию ДВС путем совмещения функции форсунки и электросвечи в одной конструкции форсунки, выполняемой электроизолированной от корпуса двигателя. 11 с. и 15 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, конкретнее к двигателям внутреннего сгорания, к способам и устройствам интенсификации работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Проблема снижения токсичности выхлопных газов напрямую связана с эффективностью сгорания топливовоздушной смеси (ТВС) в камерах сгорания ДВС. Улучшение степени сгорания ТВС путем интенсификации работы двигателя приведет к снижению токсичности отходящих выхлопных газов и улучшит чистоту атмосферного воздуха в городах. Известны различные способы интенсификации работы ДВС. Наиболее распространены способы и устройства улучшения подготовки ТВС путем впрыскивания топлива через форсунку с электромагнитным клапаном в поток воздуха и смешивания определенных пропорций топлива и воздуха в форкамере перед впускным клапаном двигателя с последующим впрыском ТВС через впускной клапан в камеры двигателя (аналог N 1 - способ вспрыска ТВС из кн. А.Р. Спинова "Системы впрыска бензиновых двигателей", М, 1994 г.). Благодаря наличию бортового компьютера, датчиков токсичности, расхода топлива и воздуха, температуры, способ позволяет интенсифицировать работу ДВС и снизить расход топлива и токсичность отходящих выхлопных газов ДВС. Недостаток аналога состоит в несовершенстве технологии смешивания ТВС и ее воспламенения существующим электроискровым способом в камерах сгорания двигателя.

Известны способы и устройства интенсификации работы ДВС путем модернизации способов и устройств электроискрового зажигания ТВС в камерах (аналог N 2 - электросвечи зажигания, описанные в статье "Из искры возгорится пламя", авторы - Ю. Соловьев, Л. Голованов, "Авторевю". N 17, 1996 г). Сущность предложений сводится к модернизации электросвечей зажигания путем изменения их конструкций, технологии напыления на них износостойких покрытий. Достоинства новой электросвечи с одним центральным электродом, предложенной шведской фирмой SAAB, состоят в повышении срока службы таких электросвечей, улучшении процесса воспламенения ТВС в камерах сгорания двигателя. Их недостатки состоят в недостаточной интенсификации процесса воспламенения и горения ТВС в камерах при реализации известных способов электроискрового воспламенения смеси от существующих систем электрозажигания, основанных на получении высоковольтных импульсов напряжения малой длительности с использованием эффекта самоиндукции при коммутации тока в индуктивной катушке зажигания, ввиду малого времени существования искры, ограниченного электромагнитной постоянной времени существующей индуктивной катушки зажигания и ввиду отсутствия операций по предварительному приготовлению ТВС к наилучшему сгоранию в камерах двигателя (отсутствуют операции озонирования воздуха, электростатического распыления топлива в камеры сгорания, электрополевого дожига несгоревших компонент ТВС на такте выпуска выхлопных газов).

Известны способ и устройство интенсификации работы бензинового ДВС путем впрыска топлива через специальные форсунки непосредственно в камеры сгорания ДВС в момент наивысшего сжатия воздуха в соответствующей камере сгорания, с последующим электроискровым зажиганием TBС от обычных электросвечей зажигания (аналог N 3 - разработка японской фирмы "Mitsubishi" бензинового ДВС с непосредственным впрыском топлива в камеры, описанная в статье М.Кадакова "Новый двигатель Mitsubishi в "Авторевю" N 2 1996 г.). Интенсификация работы ДВС достигается благодаря улучшению распыления и перемешивания топлива с воздухом, повышению степени сжатия смеси до 12:1, в связи с охлаждением воздуха при впрыскивании топлива, устранением эффекта детонации. По-существу, разработан и испытан бензиновый квазидизель. Экспериментально подтверждено повышение мощности такого двигателя на 10%, снижение токсичности выхлопных газов на 30-90% по отдельным составляющим, возможность работы на обедненных TBС, что дополнительно улучшит экологию двигателя при движении автотранспорта в городе.

Недостатки предложенного способа и устройства состоят в усложнении конструкции ДВС (трудности конструктивного размещения форсунок высокого давления в камерах ДВС, что требует изменение конструкции двигателя) и в несовершенстве способа воспламенения ТВС обычным электроискровым способом, который не обеспечивает полное сгорание смеси в камерах, особенно на высоких оборотах двигателя.

Известна система подачи топлива с электронным устройством управления для ДВС, содержащая двигатель внутреннего сгорания с камерами сгорания, поршнями, впускными и выпускными клапанами, включающий систему подготовки топливовоздушной смеси и впрыска топлива в камеры сгорания с регуляторами подачи топлива и окислителя, систему электроискрового воспламенения топливовоздушной смеси, состоящую из высоковольтного преобразователя напряжения, распределителя высоковольтных импульсов с соответствующими регулятором угла опережения электрозажигания и электросвечами по числу камер сгорания, датчики расхода топлива и окислителя, их температуры, оборотов двигателя, токсичности выхлопных газов, а также логически- функциональный оптимизатор режимов, присоединенный по выходу к регуляторам подачи топлива и окислителя, их температуры, оборотов двигателя, токсичности выхлопных газов, а также логически- функциональный оптимизатор режимов, присоединенный по выходу к регуляторам подачи топлива и окислителя, регулятору угла опережения зажигания смеси, а по входу к выходам указанных датчиков (см. патент США N 4596220, F 02 D 43/00, 1986 - прототип). Из данного источника информации известен также способ интенсификации работы ДВС путем подготовки топливовоздушной смеси, впрыска топлива, воспламенения и сжигания.

Недостатком известных устройства и способа является несовершенство воспламенения ТВС, т.к. не обеспечивается полное сгорание смеси в камерах.

Целью изобретения является устранение недостатков способа - прототипа, а именно: дальнейшая интенсификация процесса работы ДВС и улучшение качества очистки выхлопных газов ДВС.

Предложен способ интенсификации работы ДВС путем обработки топливовоздушной смеси в камерах сгорания сильным электрическим полем на всех тактах работы двигателя, а именно путем электростатического распыления топлива и озонирования воздуха в такте впуска, такте сжатия, ее воспламенения и сжигания в рабочем такте, путем дожигания несгоревших частиц топлива в такте выпуска выхлопных газов, причем параметры электрического поля регулируют в зависимости от режимов работы двигателя (расход топлива, обороты, нагрузка, температура внешней среды, пламени и выхлопа, токсичность выхлопных газов), по критерию наилучшей экологической очистки выхлопных газов, причем электрическое поле вводят в камеры сгорания от бортового регулируемого высоковольтного преобразователя напряжения автогенераторного типа, например, от блокинг-генератора с повышающим трансформатором, через электроизолированные электроды, например, через удлиненные электроизолированные от корпуса центральные электроды, и заостренные конусы по центру торцевых рабочих поверхностей поршней, причем наносят на рабочие поверхности электросвечей зажигания и поршней термостойкое и коррозионно-стойкое покрытие, например, на основе вольфрамового сплава, конфигурацию и размеры рабочей поверхности электросвечей и поршней выполняют из условия предотвращения эффекта калильного зажигания и обеспечения наибольшей степени сжатия смеси в момент электрического пробоя высокого напряжения (электрической искры) с концов центральных электродов на конусы поршней при подходе поршней к верхним "мертвым" точкам в соответствующих камерах сгорания.

Развитие изобретения состоит в развитии способа интенсификации работы ДВС для реализации эффекта направленного взрыва при воспламенении ТВС именно на поршни соответствующих цилиндров, и повышении эффективности и управляемости преобразования тепловой энергии горения ТВС в энергию поступательного механического движения поршня, путем ориентации вектора электрического поля вдоль цилиндров камер сгорания при одновременной электроизоляции внутренних поверхностей камер сгорания, и обеспечении многоточечного впрыска топлива в камеры в течение всего рабочего такта соответствующих камер сгорания двигателя.

Развитие изобретения состоит в том, что автоматически отключают цепь электропитания высоковольтного преобразователя напряжения при электропробое проходных электроизоляторов, устанавливаемых в месте крепления двигателя между корпусом двигателя и шасси транспортного средства.

Предложены варианты реализации этого способа применительно к двигателям с различными системами подготовки ТВС впрыска топлива (обычный карбюраторный двигатель, двигатель с впрыском топлива перед впускным клапаном, бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива в камеры сгорания, дизельный двигатель), которые раскрыты ниже.

Предложен способ интенсификации работы ДВС путем впрыска топлива под давлением через форсунки непосредственно в камеры сгорания в конце такта сжатия воздуха, и электроискрового воспламенения топливовоздушной смеси от электрической свечи зажигания, отличающийся от прототипа тем, что вводят в камеры сгорания сильное электрическое поле на все время работы двигателя от бортового высоковольтного индуктивного автогенераторного преобразователя напряжения через электроизолированные от корпуса двигателя форсунки путем одновременной подачи на них одноименного потенциала высокого напряжения от бортового высоковольтного преобразователя напряжения, второй высоковольтный потенциал которого подают на корпус двигателя, и осуществляют посредством данных форсунок, и электрического поля внутри камер сгорания, впрыск и электростатическое распыление топлива в камеры в конце такта сжатия воздуха озонируют поступающий в камеры сгорания через впускной клапан воздух на такте всасывания, дожигают электрическим полем не догоревшие частицы топлива в течение выпускного такта, причем в процессе работы двигателя после его запуска регулируют напряженность электрического поля и его частоту в зависимости от режима работы ДВС по критерию минимальной токсичности выхлопных газов при сохранении рабочих характеристик двигателя, причем вначале, до запуска двигателя настраивают новую систему электрозажигания, для этого подают электрическое поле поочередно в каждую из камер, измеряют первичный ток электропитания преобразователя и выставляют по показаниям датчика первичного тока параметры электрического поля и длину изолированных форсунок внутри камер сгорания из условия гарантированного электрического пробоя между концом форсунки и поршнем в положении верхней "мертвой" точки соответствующей камеры сгорания, после чего запускают двигатель, автоматически отключают цепь электропитания высоковольтного преобразователя напряжения при электропробое проходных электроизоляторов, устанавливаемых в месте крепления двигателя между корпусом двигателя и шасси транспортного средства.

Отметим, что начальная первичная настройка новой системы электрозажигания может осуществляться и автоматически вначале при включенном стартере, при неработающей системе впрыска топлива, а затем окончательно отстраивается при запуске двигателя с подачей топлива поочередно в каждую из камер сгорания через ее форсунку.

Сущность такой настройки состоит в установлении соответствия момента увеличения первичного тока преобразователя при возникновении электрического разряда на поршень с форсунки с моментом подхода данного поршня к верхней "мертвой " точке в этой камере сгорания.

Простейшим способом регулирования угла опережения зажигания в зависимости от режима подачи топлива является регулирование напряженности электрического поля (величины выходного напряжения преобразователя) пропорционально величине механического хода педали газа (управления дроссельной заслонкой карбюратора), например, путем конструктивного сцепления механического привода этой подачи с потенциометром, регулирующим скважность импульсов или(и) частоту автоколебаний высоковольтного индуктивно-полупроводникового преобразователя напряжения. В результате, с увеличением подачи топлива увеличивается и напряженность электрического поля внутри камер сгорания и ускоряется момент возникновения электрической искры на поршень до подхода его к верхней "мертвой" точке, т.е. увеличивается угол опережения зажигания смеси. Настройку такого регулирования целесообразно осуществлять в режиме холостого хода по максимуму оборотов двигателя при фиксированных углах поворота дроссельной заслонки (педали газа) двигателя.

Область применения предложенного способа интенсификации работы ДВС распространяется на все типы поршневых двигателей, независимо от числа камер сгорания и способа приготовления ТВС и впрыска топлива и воздуха, в случае выполнения небольшой модернизации нашего способа для конкретного типа двигателя. Рассмотрим особенности реализации нашего изобретения к наиболее распространенным типам ДВС.

Так, для реализации способа в обычном карбюраторном ДВС без трамблера, в режиме подачи электрического поля напрямую от бортового высоковольтного источника через центральные электроды электросвечей в камеры на все время работы двигателя необходимо предотвратить эффект преждевременного воспламенения смеси в тактах впуска смеси и выпуска выхлопных газов, для этого нужно отрегулировать систему газораспределения для четкого разграничения впускного и выпускного такта работы ДВС во времени, т.е. для устранения интервала одновременного открытия впускного и выпускного клапанов, а также электроизолировать от корпуса впускной и выпускной клапаны, а также обеспечить надежный электропробой (электрическую искру) именно между рабочим торцом поршней и торцом центральных электродов свечей при подходе поршней к "верхним" мертвым" точкам камер за счет конструктивного выполнения поршней с выступами на торцах и рабочей длины центрального электрода модернизированных электросвечей, возможен также режим подачи электрического поля в камеры сгорания только в интервале времени рабочего такта через модернизированный трамблер с "флажком" (металлической дугой), электрически соединенной с наружным контактом ротора на "бегунке" (роторе распределителя зажигания), с длиной дуги "флажка", соответствующей длительности рабочего такта поршня в камерах двигателя. Целесообразно также введение электрического поля и во впускной коллектор посредством аналогичных электродов, электроизолированных от корпуса и присоединенных к выходам высоковольтного преобразователя, что обеспечит лучшее дробление, смешивание и распыление смеси перед подачей ее в камеры сгорания. Функцию электростатического распыления топлива и электроискрового воспламенения готовой смеси в камерах сгорания в моменты подхода поршней в верхние "мертвые" точки выполняют сами модернизированные электросвечи зажигания с одним центральным электродом, электроизолированным от корпуса, причем центральные электроды присоединяют к одному из выходов высоковольтного бортового управляемого преобразователя напряжения(=12в/=30 кВ), а массы преобразователя и корпуса двигателя электрически соединяют между собой. Реализация предложенного способа интенсификации работы ДВС с электронной системой впрыска перед впускным клапаном (аналог N 1) аналогична описанной выше технологии и осуществляется путем введения сильного электрического поля регулируемых параметров на все время работы ДВС во впускной коллектор и одновременно в камеры сгорания через электроизолированные электроды типа оригинальных электросвечей зажигания фирмы "SAAB"(аналог N 2), причем регулируют параметры этого электрополя по критерию наилучшей степени очистки выхлопных газов двигателя.

Реализация предложенного способа на дизельных двигателях возможна в различных вариантах, например, путем подачи одного из потенциалов, высоковольтного напряжения бортового преобразователя напряжения в камеры сгорания непосредственно через электроизолированные от корпуса топливные форсунки, а второго высоковольтного потенциала, высоковольтного напряжения, непосредственно на корпус двигателя.

Наибольший интерес представляет реализация предложенного способа интенсификации на перспективных во всех отношениях бензиновых двигателях внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива в камеры сгорания в конце такта сжатия воздуха (квазидизелях).

В этом варианте реализации способа, положительный эффект от внедрения способа наиболее значителен, а именно, устраняются за ненадобностью электросвечи зажигания, поскольку их функцию с успехом выполнют электроизолированные топливные форсунки в случае подачи через них потенциала электрополя в камеры сгорания, естественно, устраняется система распределения импульсов зажигания с существующими сложными регуляторами угла опережения зажигания, поскольку при правильной настройке параметров электрополя осуществляется самосинхронизация момента впрыска топлива и электрического разряда с конца форсунки на соответствующий поршень при приближении его к верхней "мертвой" точке. Угол опережения зажигания смеси регулируют по нашему способу в зависимости от изменения режима работы ДВС (расход топлива, обороты, нагрузка и другие факторы) путем изменения напряженности упомянутого электрического поля посредством регулирования скважности импульсов напряжения от бортового высоковольтного преобразователя напряжения.

В результате достигается суммарный положительный эффект экономии топлива и окислителя, интенсификации процесса горения ТВС, снижения токсичности выхлопных газов, и существенное упрощение конструкции самого ДВС, благодаря совмещению многих функций в оригинальной форсунке-электросвече, а также появляется возможность работы двигателя на низко октановых неэтилированных бензинах, а также на обедненных смесях.

Устройство для реализации предложенного способа интенсификации работы ДВС с непосредственным впрыском топлива в камеры сгорания содержит обычный бензиновый серийный двигатель с камерами сгорания, имеющими впускные и выпускные клапаны, систему впрыска с топливными форсунками, ввернутыми непосредственно в камеры сгорания, работающие в режиме многоточечного впрыска топлива, систему распределения и электроискрового зажигания топливной смеси, содержащую электрические свечи, бортовой преобразователь высокого напряжения, присоединенный по выходу через распределитель к электросвечам зажигания и массе двигателя, а по цепи питания к бортовой аккумуляторной батарее, датчики температуры и расхода топлива и воздуха, датчик токсичности выхлопных газов и логически-функциональный оптимизатор режимов работы ДВС, выходы которого присоединены к регуляторам подачи топлива и воздуха и регулятору угла опережения зажигания, а его входы присоединены к выходам упомянутых датчиков, отличающееся тем, что в качестве электросвечей зажигания использованы сами форсунки, выполненные электроизолированными от корпуса двигателя, высоковольтный преобразователь напряжения ( источник электрического поля ) выполнен в виде регулируемого по частоте от 0 до 50 кГц и амплитуде от 10 до 100 кВ, индуктивно-полупроводникового автогенератора с повышающим выходным трансформатором, например, в виде управляемого блокинг - генератора с выходным демодулятором частоты, с системой управления, содержащей каналы регулирования скважности и частоты выходного напряжения, присоединенной к выходу оптимизатора режимов, причем один из выходов высокого напряжения упомянутого преобразователя присоединен к электрически замкнутым между собой изолированным от корпуса форсункам, а другой его выход присоединен к корпусу двигателя, устройство управления преобразователем снабжено дополнительно релейным элементом и датчиком первичного тока высоковольтного преобразователя напряжения, выход которого присоединен через релейный элемент и оптимизатор режима на вход устройства управления преобразователем напряжения, рабочие поверхности форсунок и поршней выполнены коническими с соосным размещением их заостренных концов напротив друг друга, с конфигурацией и размерами конусов, достаточными для предотвращения эффекта калильного зажигания смеси и достижения оптимальной степени сжатия смеси в момент электрического пробоя высокого напряжения с рабочего торца топливной форсунки на торец поршня, и упрочнены термостойким, коррозионно-стойким покрытием, например, на основе вольфрамового сплава, устройство снабжено устройством электрозащиты транспортного средства с двигателями, использующими в качестве катализаторов сжигания топливной смеси сильные электрические поля внутри камер сгорания, содержащим электроизоляторы, а именно между корпусом двигателя и шасси транспортного средства, введен датчик высокого напряжения (электрического поля) с электрической развязкой, например, в виде оптической пары из светодиода и фотодиода, размещенных соответственно на двигателе и шасси транспортного средства, исполнительный релейный орган в виде полупроводникового реле, присоединенный по цепи управления к выходу упомянутого оптического датчика электрического поля, а по выходу последовательно в цепь электропитания высоковольтного преобразователя напряжения.

По-существу, в этом варианте реализации способа предложен бензиновый квазидизель с универсальной модернизированной форсункой впрыска топлива (форсунка-электросвеча) с совмещением в ней функций впрыска и электростатического распыления топлива на такте всасывания воздуха, озонирования воздуха в камерах сгорания, и электрозажигания наэлектризованной топливовоздушной смеси в начале рабочего такта, а также функции дожигания недогоревшей ТВС в выпускном такте, и способ управления и настройки такого двигателя. Такое расширение функций известной форсунки непосредственного впрыска топлива и резкое упрощение способа (прототипа) и устройства (прототипа) стало возможным вследствие предложенного введения регулируемого электрического поля в камеры сгорания двигателя, и выполнения топливных форсунок с электроизоляцией от корпуса двигателя, и с многоточечным впрыском в течение всего или части рабочего такта.

В результате многофункционального использования сильного электрического поля внутри камер сгорания значительно повышается степень сгорания ТВС в камерах сгорания, поскольку электрического поле является мощным катализатором горения пламени (Патент Российской Федерации N 2071219, от 27.12.96), снижается расход топлива и воздуха при сохранении прежней мощности на валу, снижается токсичность выхлопных газов, поскольку топливо более тонко распыляется в электрическом поле, а озонированный воздух значительно лучше окисляет топливо, что углубляет полноту сгорания углеводородов и радикалов топлива непосредственно в камерах сгорания, резко упрощается система электрозажигания, устраняются электросвечи зажигания, распределитель импульсов зажигания (трамблер или его электронный аналог), ненадежная катушка электрозажигания, снижается потребление электрической мощности системой электрозажигания. Наиболее целесообразно конструктивно выполнить модернизированную форсунку-электросвечу под размеры существующих электросвечей зажигания и вворачивать их в готовые отверстия корпуса двигателя под существующие электросвечи, причем для надежной электроизоляции таких форсунок от корпуса двигателя необходимо присоединять их к топливопроводу и топливному насосу через проходной металлокерамический электроизолятор и электроизоляционный шланг(патрубок). В этом варианте устройство и его реализация наиболее просты и не требуют изменения конструкции двигателя, в отличии от прототипа, что дополнительно удешевляет двигатель с непосредственным впрыском топлива и повышает его надежность.

Рассмотрим конкретное устройство для реализации предложенного способа интенсификации работы ДВС на примере бензинового двигателя с непосредственным впрыском топлива через топливные форсунки непосредственно в камеры сгорания (фиг. 1).

В состав устройства для осуществления предложенного способа входят рабочие цилиндры (1), дополненные, например, внутренними электроизоляторами (2) в виде фарфоровых цилиндрических стаканов с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру цилиндров (гильз) двигателя, и с толщиной, и высотой, достаточной для предотвращения электрического пробоя с торца электрической свечи зажигания на внутренние стенки камеры сгорания (3) в головке блока цилиндров, а также поршни 4, выполненные, например с коническим выступом 5 для улучшения искрообразования, покрытых с торцов рабочих поверхностей термостойким износоустойчивым покрытием (6), например, легированной сталью или вольфрамом, с конфигурацией и размерами выступа (5), достаточными для предотвращения калильного зажигания смеси и устойчивого искрообразования с торца электросвечи на поршень 4, впускной и выпускной клапаны(7, 8 ), впускной и выпускной коллекторы (9, 10), модернизированные топливные форсунки-электросвечи (11), содержащие пустотелые электроизоляторы 12, с чашечными торцевыми выступами (13) в камерах сгорания 3, металлические распылительные топливопроводы (14), изнутри запрессованные в электроизоляторы (12), и имеющие конические торцы(15), покрытые аналогично поршням 4 термостойким и коррозионно-стойким металлом (16), ввертные резьбовые части (17), запрессованные внутри в электроизоляторы (12), и имеющие фасонные головки (18) под гаечный ключ, с внешними размерами и резьбой на ввертной части (17) форсунок (11), обеспечивающими их ввертывание в уже имеющиеся стандартные отверстия под электросвечи зажигания в головке блока цилиндров.

Устройство для осуществления способа интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания содержит также систему подачи воздуха и топлива (19), включающую регулятор подачи воздуха (РВ) (20), регулятор подачи топлива (РТ) (21), датчики расхода воздуха и топлива (22, 23), логическо-функциональный оптимизатор режима (24) (ОР) на основе процессора бортового компьютера, обеспечивающий оптимальный расход топлива Т в зависимости от режима работы двигателя и характера движения автомобиля, устройство содержит также электрическую систему электрозажигания (25), включающую регулируемый по частоте и амплитуде высоковольтный преобразователь напряжения автогенераторного типа (26), выполненный, например, в виде управляемого блокинг-генератора с выходным выпрямителем, с системой управления (27), датчиком первичного тока (28), релейным сравнивающим элементом (29), причем выход датчика первичного тока (28) присоединен через этот элемент (РЭ) на вход оптимизатора режима (24), наряду с выходами датчиков (22,23) и выходом датчика токсичности выхлопных газов (30),а выход блока ОР (24) присоединен к входу управления системы подачи топлива и воздуха (19), и к входу управления системой управления (25), первый выход высокого напряжения с блока (26), например, "+"выход присоединен к рабочему топливопроводу (14) форсунок (11) посредством зажимов (31), электроизолированных снаружи и токопроводящих внутри, а второй выход высокого напряжения присоединен непосредственно к корпусу двигателя, причем рабочий топливопровод (14) форсунок (11) отделен от основного топливопровода (33) после зажима (31) электроизолятором (32), высоковольтный преобразователь напряжения (26) присоединен по цепи электропитания к бортовой аккумуляторной батарее (34), причем электроизоляторы (12), между ввертной частью (17) и рабочей частью (14) форсунок (11), выполняют с формой, толщиной и длиной электроизоляторов, достаточных для предотвращения электрического пробоя с торцов (15,16) рабочей части форсунок на внутренние стенки камер сгорания (3) и на клапана двигателя, с формой рабочих концов электроизоляторов (12), например, с утолщением в виде чаши (13) вблизи рабочей части форсунки в камере сгорания, и с достаточной длиной рабочей части форсунки, электрически подключенной к выходу высоковольтного преобразователя напряжения, для устойчивого электропробоя с торца форсунки на торец поршня при подходе последнего к верхней "мертвой" точке в соответствующей камере горения при максимальном рабочем угле опережения зажигания, причем высоковольтный преобразователь напряжения (26) выполнен в виде повышающего индуктивно-транзисторного автогенератора напряжения непрерывного действия (регулируемого источника электрического поля) с диапазоном изменения выходного напряжения по частоте от 0 до 50 кГц, и по амплитуде от 0 до 100 кВ, и инвариантного к внешним коротким замыканиям, например, в виде электрической дуги, причем установленная мощность высоковольтного преобразователя примерно в тысячу раз меньше установленной мощности двигателя, регулятор опережения угла зажигания выполнен в виде регулятора напряженности электрического поля посредством присоединения выходов упомянутых датчиков (22, 23, 28, 30) на вход логически-функционального оптимизатора режима (24) работы двигателя, и присоединения выхода оптимизатора режима (24) к системе управления (27) частотой (f) и амплитудой скважностью импульсов - высоковольтного преобразователя напряжения (26), причем высоковольтный преобразователь(26) присоединен по цепи электропитания к бортовой аккумуляторной батарее (34).

Устройство работает следующим образом. Вначале настраивают систему электроискрового бестрамблерного зажигания смеси без подачи топлива (Т) в камеры сгорания 3 путем регулирования момента возникновения электрической искры с торца 15 форсунки 11 на конец конуса 5 поршня 4 в положении поршней каждой из камер сгорания 3 в отдельности, вблизи верхней "мертвой" точки на расстояниях, соответствующих диапазону изменения углов опережения зажигания смеси, а именно путем временного совмещения момента срабатывания релейного элемента 29 при максимуме сигнала с датчика тока 28 с моментом подхода поршней 4 к соответствующим верхним "мертвым" точкам в камерах сгорания 3 посредством взаимосвязанного регулирования параметров электрического поля от блока 26 и геометрического регулирования расстояния от конца конуса 5 поршня 4 до конца конуса форсунки 11 внутри камеры 3 путем изменения длины рабочей части 14 "свечи" -форсунки 11 посредством ввертной части 17 и герметизирующих шайб-прокладок форсунки 11. Затем все форсунки- "свечи" электрически соединяют между собой посредством электрического соединения зажимов 32 и повторяют проверку стабильности своевременности возникновения электрической искры с концов 5 поршней 4 на конусы 15 рабочих частей 14 соответствующих форсунок 11, путем, например, ручной прокрутки коленчатого вала от рукоятки, что при правильной настройке системы электрозажигания 25 соответствует восьми максимумам тока потребления преобразователя 26, т.е. соответственно восьми срабатываниям релейного элемента 29 от датчика тока 28 за один полный оборот коленчатого вала двигателя. Отметим, что такая начальная настройка необходима лишь вначале эксплуатации нового способа управления двигателя, и затем может производиться после 100-200 тысяч пробега автомобиля, поскольку в нашем устройстве приняты меры по предотвращению износа рабочих поверхностей торцов 5, 15 поршней 4 и форсунок 11 (нанесен слой жаростойкого, износоустойчивого покрытия 6, 16, кроме того, комбинированная форсунка-электросвеча 11, поршень 4 и внутренние стенки камеры 3 находятся в благоприятном тепловом режиме вследствие их самоохлаждения при эжектировании и интенсивном испарении мелкодисперсного топлива с концов форсунок при соприкосновении его с нагретым сжатым воздухом.

В принципе, возможна автоматическая начальная настройка бестрамблерной системы электрозажигания (25) смеси путем регулирования параметров электрополя внутри камер 3 при соответствующем программировании блока 19 и использовании в нем программы взаимосвязанного управления повторно-кратковременным включением стартера, регулирования угла опережения зажигания от системы управления 27 по командам релейного элемента 29 от датчика первичного тока 28 в начальном режиме бестопливной прокрутки двигателя от стартера.

Затем запускают двигатель внутреннего сгорания в работу, для чего раскручивают выходной вал двигателя от стартера, открывают впускной клапан 7 и подают в камеру 3 под давлением воздух В, который озонируют в камере 3 в тактах всасывания и сжатия путем его электризации во внутрикамерном электрическом поле и насыщают его внешними электронами посредством электронной эмиссии в воздух с заостренных торцов 5, 15 поршня 4 и форсунки 11. Затем впрыскивают под давлением и электростатически распыляют топливо Т через электрически заряженные форсунки 11 в камеры 3 в момент максимального сжатия озонированного воздуха в соответствующей камере сгорания 3 путем синхронизации впрыска от системы впрыска 19. В этот момент впускной клапан 7 и выпускной клапан 8 закрыты, а торец 5 поршня 4 находится от торца 15 рабочей части 14 соответствующей форсунки 11 на расстоянии, достаточном для возникновения электрической искры между ними. Вследствие электрического пробоя указанного промежутка, заполненного подготовленной горючей смесью ТВС, возникает сноп многочисленных электрических искр между торцами 5 и 15 поршня 4 и форсунки 11, находящихся постоянно под высоким напряжением от преобразователя 26, топливовоздушная смесь (ТВС) в соответствующей камере 3 от многоискрового электрозажигания быстро и по всему объему воспламеняется, и интенсивно сгорает благодаря ускорению реакции окисления подготовленного к горению в среде озонированного воздуха мелко распыленного и практически заранее раздробленного на радикалы топлива, начинается расширение газов и рабочий ход поршня 4. Благодаря векторному ориентированию электрического поля внутри камеры в направлении хода поршня 4 повышается эффективность преобразования тепловой энергии расширения газов в поступательное движение поршня 4, поскольку электрически заряженные частицы дробящегося в процессе горения топлива и окислителя двигаются только вдоль силовых линий электрического поля, т.е. давление на поршень при нашем способе возрастает по сравнению с известными способами. Поскольку каталитическое воздействие электрического поля на процесс горения воспламененной смеси в соответствующей камере сгорания 3 продолжается на протяжении всего рабочего такта, то возможно снизить ударные нагрузки на поршень 4 от взрыва топливовоздушной смеси путем реализации многоточечного впрыска топлива через форсунку 11 в соответствующую камеру 3 в течение всего или его большей части рабочего такта, например, путем поддержания постоянного давления на поршень 4 в режиме его рабочего хода, что также является новизной и дает новый положительный эффект повышения надежности и экономичности двигателя с непосредственным впрыском топлива по сравнению с прототипом.

Затем, после окончания рабочего такта, начинается четвертый завершающий такт, в начале которого открывают выпускной клапан 8 и начинают выдавливать поршнем 4 выхлопные газы и несгоревшие продукты смеси из камеры сгорания 3 в выпускной коллектор 10, дожигая их в постоянно присутствующим в камерах сгорания 3 электрического поля. В результате более полного сгорания топливовоздушной смеси, обработанной электрическом полем, а также вследствие каталитического воздействия данного электрополя на сам процесс сжигания смеси в рабочем такте двигателя и дожигания несгоревших остатков смеси в выпускном такте, экологические параметры выхлопных газов ДВС значительно улучшаются: углеводороды и сажа выгорают полностью, окись углерода и окись азота снижаются на 70-80%, расход топлива и воздуха снижаются на 15-20% по сравнению с современными ДВС с непосредственным впрыском топлива.

Изобретение проверено экспериментально на бензиновых одноцилиндровом двухтактном двигателе мощностью порядка 1 кВт и на четырехцилиндровом четырехтактном двигателе в автомобиле ГАЗ-2410 мощностью порядка 70 кВт.

На фиг. 1 не показано простое устройство защиты корпуса транспортного средства от высоковольтного потенциала с корпуса двигателя вследствие перегруженности чертежа, поэтому поясним коротко его сущность работы ниже.

При нарушении свойств электроизолятора между двигателем и корпусом транспортного средства, например, автомобиля, светодиоды, размещенный на шасси внизу изоляторов, начинают светиться тем ярче, чем выше потенциал передается от корпуса двигателя на шасси, фотодиоды, входящие в состав оптических пар (оптопар), преобразуют световой сигнал в электрический сигнал, который контролируют высокоточным пороговым полупроводниковым стандартным элементом, например, триггером Шмитта, отключающим с большим быстродействием через усилительный элемент силовой ключ, например в цепи электропитания высоковольтного преобразователя (26), либо подающий команду на блок оптимизатора режима 19 и систему управления 27 на резкое снижение величины выходного напряжения преобразователя 26. После устранения неисправности, светодиоды потухнут, блокировка электропитания высоковольтного преобразователя будет снята, и блок высокого напряжения вновь может быть подключен к бортовому источнику электроэнергии. Отметим также, что в связи с низкой установленной мощностью этих преобразователей, и следовательно, "падающей" внешней характеристикой выходного напряжения от тока нагрузки, существенной опасности для человека они не представляют, хотя защитные устройства желательны и весьма просты. Еще более простым защитным средством является контакт брызговика автомобиля с дорогой (трассой), что позволит автоматически разряжать потенциал, который может появиться на корпусе транспорта, на "землю". В обоих вариантах реализации данной защиты целесообразно вывести контролирующие наличие электрополя на корпусе автомобиля светодиоды на панель управления и снабдить их звуковой сигнализацией для оповещения водителя.

Предлагаемые способ и устройство интенсификации работы двигателя вносят существенный вклад в экологическое и энергосберегающее совершенствование двигателей внутреннего сгорания и могут в случае их массового внедрения эффективно решить проблему экологической очистки атмосферы городов от токсичных выхлопных газов транспорта.

Формула изобретения

1. Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания путем подготовки топливовоздушной смеси, впрыска топлива, воспламенения и сжигания, отличающийся тем, что вводят в камеры сгорания электрическое поле через электроизолированные от корпуса электроды, выполненные в виде электросвечей зажигания с одними центральными электродами, и поршни двигателя на все время работы двигателя от запуска до его отключения, причем обрабатывают топливовоздушную смесь непосредственно в камерах сгорания этим полем с напряженностью не ниже 1 кВ/см на всех тактах работы камер сгорания двигателя, а именно озонируют воздух и электростатически распыляют топливо в камеры на такте впуска и сжатия смеси, воспламеняют готовую смесь путем электрического пробоя промежутка между торцом поршня и концом центрального электрода и образования электрической искры, достаточной для воспламенения смеси в момент подхода поршня соответствующей камеры к верхней "мертвой" точке, сжигают в электрическом поле горящую смесь в рабочем такте, дожигают несгоревшие остатки топлива в электрическом поле на выпускном такте, причем регулируют параметры поля (напряженность и частоту) в зависимости от режима работы двигателя и вида топлива по заданному критерию, например, по минимуму токсичности выхлопных газов либо по критериям минимального расхода топлива, максимальной выходной мощности, крутящего момента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что повышают эффективность преобразования тепловой энергии расширения газов горящей смеси в энергию поступательного механического движения поршней при одновременном снижении динамических ударных нагрузок на поршни путем ориентации вектора электрического поля вдоль осей цилиндров всех камер сгорания посредством размещения электросвечей зажигания, выполненных с одним электроизолированным центральным электродом напротив соответствующих поршней камер сгорания, выполненных с электроизоляцией внутренней поверхности рабочего объема камер сгорания и клапанов от корпуса двигателя путем электростатического напыления керамики, а в двигателях с впрыском топлива через форсунки непосредственно в камеры путем дополнительного осуществления режима многоточечного впрыска топлива в течение всего рабочего такта движения поршня под действием давления расширяющихся газов при горении смеси.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительно повышают интенсивность и надежность работы поршней и электросвечей зажигания в режиме электроискрового пробоя с центрального электрода на поршень соответствующей камеры сгорания при подходе поршня к верхней "мертвой" точке путем наплавки на рабочую торцевую поверхность поршней конических выступов с формой и размерами, обеспечивающими предотвращение эффекта калильного зажигания смеси и одновременно устойчивый электрический пробой высоковольтных потенциалов от бортового источника электрополя в указанном промежутке, при этом на рабочие торцы поршней и центральные электроды электросвечей нанесено термостойкое и износостойкое покрытие, например, на основе сплава вольфрама и платины либо корундового покрытия.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют первичную настройку параметров электрического поля и конструктивных параметров центральных электроизолированных электродов внутри камер сгорания без подачи топлива при положении поршней соответствующих камер сгорания в верхней "мертвой" точке, в функции первичного тока бортового высоковольтного преобразователя напряжения, присоединенного по электропитанию к бортовой аккумуляторной батарее, и добиваются соответствия момента максимального первичного тока в режиме электрического пробоя между поршнем и концом электроизолированного от корпуса центрального электрода модернизированной электросвечи зажигания в соответствующей камере сгорания и момента подхода соответствующего поршня к верхней "мертвой" точке в данном цилиндре двигателя, после чего подают топливо во впускной коллектор и осуществляют подстройку параметров электрополя до достижения максимальных оборотов двигателя в режиме его холостого хода.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что параметры электрического поля в камерах сгорания и во впускном коллекторе двигателя изменяют от бортового высоковольтного автогенераторного преобразователя напряжения в частотном диапазоне до 50 кГц по амплитуде до 100 кВ, по установленной мощности высоковольтного преобразователя от нескольких ватт до киловатта, исходя из примерного соотношения величин тепловой мощности горящей в камерах топливной смеси и установленной электрической мощности высоковольтного преобразователя напряжения 1000 : 1, параметры электрического поля регулируют в зависимости от типа и мощности двигателя внутреннего сгорания, вида топлива, режима работы.

6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что отключают цепь электропитания высоковольтного преобразователя напряжения при электропробое электроизоляторов, установленных в месте крепления двигателя между корпусом двигателя и шасси транспортного средства.

7. Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания путем подготовки топливовоздушной смеси, впрыска топлива воспламенения и сжигания, отличающийся тем, что в двигателях с непосредственным впрыском топлива через форсунки в камеры вводят электрическое поле внутрь камер сгорания через электроизолированные от корпуса двигателя центральные части форсунок, электрически соединенные между собой, и используют их в качестве электросвечей зажигания, причем подают второй потенциал электрического поля непосредственно на корпус двигателя.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что осуществляют первичную настройку параметров центральных электроизолированных электродов внутри камер сгорания без подачи топлива при положении поршней соответствующих камер сгорания в верхней "мертвой" точке в функции первичного тока бортового высоковольтного преобразователя напряжения, присоединенного по электропитанию к бортовой аккумуляторной батарее, и добиваются соответствия момента максимального первичного тока в режиме электрического пробоя между поршнем и концом электроизолированного от корпуса центрального электрода модернизированной электросвечи зажигания в соответствующей камере сгорания и момента подхода соответствующего поршня к верхней "мертвой" точке в данном цилиндре двигателя, после чего подают топливо во впускной коллектор, и осуществляют подстройку параметров электрополя до достижения максимальных оборотов двигателя в режиме его холостого хода.

9. Способ по пп.7 и 8, отличающийся тем, что параметры электрического поля в камерах сгорания и во впускном коллекторе двигателя изменяют от бортового высоковольтного автогенераторного преобразователя напряжения в частотном диапазоне до 50 кГц по амплитуде до 100 кВ по установленной мощности высоковольтного преобразователя от нескольких ватт до киловатта, исходя из примерного соотношения величин тепловой мощности горящей в камерах топливной смеси и установленной электрической мощности высоковольтного преобразователя напряжения 1000 : 1, параметры электрического поля регулируют в зависимости от типа и мощности двигателя внутреннего сгорания, вида топлива, режима работы.

10. Способ по пп.7 - 9, отличающийся тем, что автоматически отключают цепь электропитания высоковольтного преобразователя напряжения при электропробое электроизоляторов, устанавливаемых в месте крепления двигателя между корпусом двигателя и шасси транспортного средства.

11. Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания путем подготовки топливовоздушной смеси, впрыска топлива, воспламенения и сжигания, отличающийся тем, что вводят электрическое поле во впускной коллектор и камеры сгорания на все время работы двигателя, причем во впускной коллектор его вводят через электроизолированные от корпуса топливные форсунки, а в камеры сгорания это поле вводят через изолированные от корпуса центральные электроды электросвечей зажигания, а второй потенциал электрического поля подают непосредственно на корпус двигателя, причем настраивают параметры поля, конструктивные размеры электросвечей и форсунок из условия надежного искрообразования от центрального электрода электросвечей на соответствующий поршень в его верхней "мертвой" точке и воспламенения сжатой смеси в соответствующих камерах, и одновременно предотвращения электропробоя с форсунок на корпус впускного коллектора, и с центрального электрода свечей зажигания смеси на впускной и выпускной клапаны камер сгорания путем выполнения поверхностей клапанов электроизолированными от корпуса двигателя либо путем предварительного разделения фаз впуска топливной смеси и выпуска отработавших выхлопных газов из соответствующих камер сгорания во времени, например, путем пространственного разворота соответствующих эксцентриковых кулачков распределительного вала двигателя, а эффективность преобразования тепловой энергии расширения газов горящей смеси в энергию поступательного механического движения поршней при одновременном снижении динамических ударных нагрузок на поршни обеспечивают путем дополнительного осуществления режима многоточечного впрыска топлива в течение всего рабочего такта движения поршня под действием давления расширяющихся газов при горении смеси.

12. Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания путем подготовки топливовоздушной смеси, воспламенения и сжигания, отличающийся тем, что в карюраторном двигателе вводят электрическое поле внутрь впускного коллектора и внутрь камер сгорания через центральные электроизолированные электроды электросвечей зажигания, подают второй потенциал электрического поля непосредственно на корпус двигателя, предварительно регулируют фазы газораспределения путем пространственного разворота эксцентриковых кулачков распределительного вала для разделения фаз впуска смеси и выпуска выхлопных газов во времени либо вводят электрическое поле от бортового высоковольтного преобразователя автогенераторного типа в камеры сгорания только на время рабочих тактов через существующий трамблер с ротором, дополненным механическим "флажком", присоединенным электрически к опорной пластине ротора, удлиняющим время подачи высокого напряжения в камеры в течение всего рабочего такта поршней двигателя.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что осуществляют первичную настройку параметров электрического поля и конструктивных параметров центральных электроизолированных электродов внутри камер сгорания без подачи топлива при положении поршней соответствующих камер сгорания в верхней "мертвой" точке в функции первичного тока бортового высоковольтного преобразователя напряжения, присоединенного по электропитанию к бортовой аккумуляторной батарее, и добиваются соответствия момента максимального первичного тока в режиме электрического пробоя между поршнем и концом электроизолированного от корпуса центрального электрода модернизированной электросвечи зажигания в соответствующей камере сгорания и момента подхода соответствующего поршня к верхней "мертвой" точке в данном цилиндре двигателя, после чего подают топливо во впускной коллектор и осуществляют подстройку параметров электрополя до достижения максимальных оборотов двигателя в режиме его холостого хода.

14. Способ по пп.12 и 13, отличающийся тем, что параметры электрического поля в камерах сгорания и во впускном коллекторе двигателя изменяют от бортового высоковольтного автогенераторного преобразователя напряжения в частотном диапазоне до 50 кГц, а по амплитуде до 100 кВ по установленной мощности высоковольтного преобразователя от нескольких ватт до киловатт, исходя из примерного соотношения величин тепловой мощности горящей в камерах топливной смеси и установленной электрической мощности высоковольтного преобразователя напряжения 1000 : 1, параметры электрического поля регулируют в зависимости от типа и мощности двигателя внутреннего сгорания, вида топлива, режима работы.

15. Способ по пп.12 - 14, отличающийся тем, что автоматически отключают цепь электропитания высоковольтного преобразователя напряжения при электропробое электроизоляторов, устанавливаемых в месте крепления двигателя между корпусом двигателя и шасси транспортного средства.

16. Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания путем подготовки топливовоздушной смеси, впрыска топлива воспламенения и сжигания, отличающийся тем, что в дизельном двигателе вводят электрическое поле внутрь камер сгорания через электроизолированные топливные форсунки, причем второй потенциал электрического поля подают непосредственно на корпус двигателя.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что осуществляют первичную настройку параметров электрического поля и конструктивных параметров центральных электроизолированных электродов внутри камер сгорания без подачи топлива при положении поршней соответствующих камер сгорания в верхней "мертвой" точке в функции первичного тока бортового высоковольтного преобразователя напряжения, присоединенного по электропитанию к бортовой аккумуляторной батарее, и добиваются соответствия момента максимального первичного тока в режиме электрического пробоя между поршнем и концом электроизолированного от корпуса центрального электрода модернизированной электросвечи зажигания в соответствующей камере сгорания и момента подхода соответствующего поршня к верхней "мертвой" точке в данном цилиндре двигателя, после чего подают топливо во впускной коллектор и осуществляют подстройку параметров электрополя до достижения максимальных оборотов двигателя в режиме его холостого хода.

18. Способ по пп.16 и 17, отличающийся тем, что параметры электрического поля в камерах сгорания и во впускном коллекторе двигателя изменяют от бортового высоковольтного автогенераторного преобразователя напряжения в частотном диапазоне до 50 кГц, а по амплитуде до 100 кВ по установленной мощности высоковольтного преобразователя от нескольких ватт до киловатта, исходя из примерного соотношения величин тепловой мощности горящей в камерах топливной смеси и установленной электрической мощности высоковольтного преобразователя напряжения 1000 : 1, параметры электрического поля регулируют в зависимости от типа и мощности двигателя внутреннего сгорания, вида топлива, режима работы.

19. Способ по пп.16 - 18, отличающийся тем, что автоматически отключают цепь электропитания высоковольтного преобразователя напряжения при электропробое проходных электроизоляторов, устанавливаемых в месте крепления двигателя между корпусом двигателя и шасси транспортного средства.

20. Устройство для интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, содержащее двигатель внутреннего сгорания с камерами сгорания, поршнями, впускными и выпускными клапанами, включающий систему подготовки топливовоздушной смеси и впрыска топлива в камеры сгорания с регуляторами подачи топлива и окислителя, систему электроискрового воспламенения топливовоздушной смеси, состоящую из высоковольтного преобразователя напряжения, распределителя высоковольтных импульсов с соответствующими регулятором угла опережения электрозажигания и электросвечами по числу камер сгорания, датчики расхода топлива и окислителя, их температуры, оборотов двигателя, токсичности выхлопных газов, а также логически-функциональный оптимизатор режимов, присоединенный по выходу к регуляторам подачи топлива и окислителя, регулятору угла опережения зажигания смеси, а по входу - к выходам указанных датчиков, отличающееся тем, что высоковольтный преобразователь напряжения выполнен в виде повышающего индуктивного автогенератора напряжения непрерывного действия (регулируемого источника электрического поля), инвариантного к внешним коротким замыканиям в виде электрической дуги, с каналами управления по скважности и частоте с диапазоном регулирования частоты (до 50 кГц) и амплитуды выходного напряжения (до 100 кВ), снабженного встроенным высоковольтным выпрямителем с установленной мощностью примерно в тысячу раз меньше установленной мощности двигателя, в качестве электрических свечей электроискрового зажигания смеси используют электросвечи зажигания с единственным удлиненным электроизолированным от корпуса центральным электродом, электрически присоединенные к одному из выходов высоковольтного бортового преобразователя напряжения, второй выход которого присоединен к корпусу двигателя, регулятор опережения угла зажигания выполнен в виде регулятора напряженности электрического поля и присоединен по входным каналам управления к выходам упомянутых датчиков через логически-функциональный оптимизатор режима работы двигателя, а выходом присоединен к системе управления высоковольтного преобразователя напряжения, система управления преобразователем снабжена дополнительно датчиком первичного тока, размещенным в цепи электропитания преобразователя от бортовой аккумуляторной батареи, релейным сравнивающим элементом с регулируемой установкой по току, равному току потребления преобразователем в режиме электрической дуги с выхода соответствующего центрального электрода электросвечи зажигания на соответствующий поршень, причем выход датчика первичного тока присоединен через данный релейный сравнивающий элемент к каналу регулирования выходных параметров электрического поля либо через упомянутый оптимизатор? или непосредственно в зависимости от режима настройки источника электрического поля внутри камер сгорания.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что электросвечи зажигания с единственным электроизолированным центральным электродом размещены в камерах сгорания соосно с цилиндрами камер сгорания непосредственно над поршнями, внутренняя рабочая поверхность камер сгорания и клапаны покрыты слоем электроизолятора, а рабочие поверхности торцов поршней и центральных электродов электросвечей покрыты слоем термостойкого и коррозионно-стойкого металла, сплава, корунда или вольфрама, система газораспределения отрегулирована из условия разнесения во времени фаз впуска смеси и выпуска выхлопных газов из камер сгорания посредством пространственного поворота эксцентриковых кулачков распределительного вала двигателя, система электроискрового воспламенения топливной смеси отрегулирована из условия возникновения электрической дуги между торцом центрального электрода электросвечи и соответствующим поршнем, находящимся в верхней "мертвой" точке соответствующей камеры сгорания, а также по условию предотвращения калильного зажигания с рабочих поверхностей центрального электрода электросвечей и торцов поршней посредством установки взаимозависимых параметров электрического поля и конструктивных параметров электросвечей зажигания (длина и толщина рабочей части центрального электрода, форма торцевой рабочей поверхности поршней, с коническим центральным выступом в сторону центрального электрода).

22. Устройство для интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, содержащее двигатель внутреннего сгорания с камерами сгорания, поршнями, впускными и выпускными клапанами, включающий систему подготовки топливовоздушной смеси и впрыска топлива через топливные форсунки в камеры сгорания с регуляторами подачи топлива и окислителя, систему электроискрового воспламенения топливовоздушной смеси, состоящую из высоковольтного преобразователя напряжения, распределителя высоковольтных импульсов с соответствующими регулятором угла опережения электрозажигания и электросвечами по числу камер сгорания, датчики расхода топлива и окислителя, их температуры, оборотов двигателя, токсичности выхлопных газов, а также логически-функциональный оптимизатор режимов, присоединенный по входу к регуляторам подачи топлива и окислителя, регулятору угла опережения зажигания смеси, а по входу - к выходам указанных датчиков, отличающееся тем, что форсунки выполнены электроизолированными от корпуса двигателя, электрически соединены между собой и присоединены к одному из выходов высоковольтного преобразователя напряжения, другой выход которого присоединен непосредственно к корпусу двигателя, причем топливопровод, питающий топливные форсунки, также электроизолирован от форсунок и выполнен из электроизоляционного материала, из химически стойкой пластмассы.

23. Устройство для интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, содержащее двигатель внутреннего сгорания с камерами сгорания, поршнями, впускными и выпускными клапанами, включающий систему подготовки топливовоздушной смеси и впрыска топлива, камеры сгорания с регуляторами подачи топлива и окислителя, систему электроискрового воспламенения топливовоздушной смеси, состоящую из высоковольтного преобразователя напряжения, распределителя высоковольтных импульсов с соответствующими регулятором угла опережения электрозажигания и электросвечами по числу камер сгорания, датчики расхода топлива и окислителя, их температуры, оборотов двигателя, токсичности выхлопных газов, а также логически-функциональный оптимизатор режимов, присоединенный по выходу к регуляторам подачи топлива и окислителя, регулятору угла опережения зажигания смеси, а по входу - к выходам указанных датчиков, отличающееся тем, что топливные форсунки выполнены электроизолированными от корпуса, ввернуты во впускном коллекторе, электрически соединены между собой и подключены к одному из выходов высоковольтного преобразователя напряжения, все центральные электроизолированные от корпуса двигателя электроды электросвечей также электрически соединены между собой и присоединены к тому же выходу преобразователя, второй выход которого электрически присоединен к корпусу двигателя, причем топливопровод, питающий топливные форсунки, выполнен из электроизоляционного материала, из химически стойкой пластмассы, причем длину рабочей электроизолированной части топливных форсунок и величину напряженности электрического поля во впускном коллекторе выбирают из условия предотвращения электрического пробоя источника на впускной коллектор.

24. Устройство для интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, содержащее двигатель внутреннего сгорания с камерами сгорания, поршнями, впускными и выпускными клапанами, включающий систему подготовки топливовоздушной смеси, распределения и подачи топлива в камеры сгорания с регуляторами подачи топлива и окислителя, систему электроискрового воспламенения топливовоздушной смеси, состоящую из высоковольтного преобразователя напряжения, распределителя высоковольтных импульсов с соответствующими регулятором угла опережения электрозажигания и электросвечами по числу камер сгорания, датчики расхода топлива и окислителя, их температуры, оборотов двигателя, токсичности выхлопных газов, а также логически-функциональный оптимизатор режимов, присоединенный по выходу к регуляторам подачи топлива и окислителя, регулятору угла опережения зажигания смеси, а по входу - к выходам указанных датчиков, отличающееся тем, что в двигателе карбюраторного типа использованы в качестве электросвечей зажигания электросвечи зажигания с электроизолированными от корпуса центральными электродами, которые электрически соединены между собой и присоединены к одному из выходов высоковольтного преобразователя напряжения, второй выход которого электрически присоединен к корпусу двигателя, дополнительно выходы высоковольтного преобразователя присоединены в аналогичным центральным электроизолированным от корпуса электродам электросвечей, ввернутых во впускной коллектор двигателя.

25. Устройство для интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, содержащее двигатель внутреннего сгорания с камерами сгорания, поршнями, впускными и выпускными клапанами, включающий систему подготовки топливовоздушной смеси и впрыска топлива в камеры сгорания с регуляторами подачи топлива и окислителя, систему электроискрового воспламенения топливовоздушной смеси, состоящую из высоковольтного преобразователя напряжения, распределителя высоковольтных импульсов с соответствующими регулятором угла опережения электрозажигания и электросвечами по числу камер сгорания, датчики расхода топлива и окислителя, их температуры, оборотов двигателя, токсичности выхлопных газов, а также логически-функциональный оптимизатор режимов, присоединенный по выходу к регуляторам подачи топлива и окислителя, регулятору угла опережения зажигания смеси, а по входу - к выходам указанных датчиков, отличающееся тем, что в дизельном двигателе для реализации предложенного способа топливные форсунки выполнены электроизолированными от корпуса двигателя и от топливопровода, электрически соединены между собой и присоединены к одному из выходов высоковольтного преобразователя напряжения, второй выход которого электрически присоединен к корпусу двигателя.

26. Устройство для интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания, содержащее двигатель внутреннего сгорания с камерами сгорания, поршнями, впускными и выпускными клапанами, включающий систему подготовки топливовоздушной смеси и впрыска топлива в камеры сгорания с регуляторами подачи топлива и окислителя, систему электроискрового воспламенения топливовоздушной смеси, состоящую из высоковольтного преобразователя напряжения, распределителя высоковольтных импульсов с соответствующими регулятором угла опережения электрозажигания и электросвечами по числу камер сгорания, датчики расхода топлива и окислителя, их температуры, оборотов двигателя, токсичности выхлопных газов, а также логически-функциональный оптимизатор режимов, присоединенный по выходу к регуляторам подачи топлива и окислителя, регулятору угла опережения зажигания смеси, а по входу - к выходам указанных датчиков, отличающееся тем, что снабжено устройством электрозащиты транспортного средства с двигателями, использующими в качестве катализаторов сжигания топливной смеси электрические поля внутри камер сгорания, содержащих электроизоляторы между корпусом двигателя и шасси транспортного средства, датчик высокого напряжения с электрической развязкой, например оптическую пару из светодиода и фотодиода, размещенную на шасси транспортного средства, исполнительный релейный орган в виде полупроводникового реле, присоединенный по цепи управления к выходу упомянутого оптического датчика электрического поля, а по выходу - последовательно в цепь электропитания высоковольтного преобразователя напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1