Способ подачи жидкости, преимущественно воды, в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использована в двигателях внутреннего сгорания, в том числе в эксплуатируемых в настоящее время. Технический результат - повышение коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания и снижение токсичности выбрасываемых выхлопных газов. Способ подачи жидкости, преимущественно воды, в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания включает подвод воды к головке цилиндра, подачу воды в камеру сгорания в следующий момент после подхода поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) и воспламенение горючей смеси путем открытия накопительной камеры давлением, создаваемым в камере сгорания. В период такта холостого хода пружина прижимает втулку к заглушке, препятствуя выходу воды в камеру сгорания. В момент рабочего хода давление в цилиндре двигателя внутреннего сгорания воздействует на втулку, перемещая ее вдоль оси и сжимая пружину, а вода под действием высокой температуры превращается в пар и подается в камеру сгорания. Раскрыто устройство для реализации заявленного способа. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использована в двигателях внутреннего сгорания, в том числе в эксплуатируемых в настоящее время.

Известен способ подачи жидкости, преимущественно воды, в цилиндр двигателя внутреннего сгорания совместно с топливно-воздушной смесью (см. авторское свидетельство СССР 1483076, МПК F 02 M 25/06, 1989 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе вода в распыленном виде, попадая в камеру сгорания двигателя совместно с топливно-воздушной смесью, увлажняет поверхности электрода свечи зажигания и тем самым снижает коэффициент полезного действия (КПД) двигателя.

Известно устройство для впрыска воды в двигатель внутреннего сгорания (см. авторское свидетельство СССР 769051, МПК F 02 M 25/02, 1980 г.), содержащее корпус, в котором установлена мембрана, разделяющая его на две полости, соответственно соединенные с впускным патрубком двигателя и со смесительной камерой карбюратора, а полость, соединенная с выпускным патрубком двигателя, снабжена отверстиями с запорными органами, кинематически связанными с дроссельной заслонкой.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве вода, попадая в двигатель совместно с горючей смесью, увлажняет поверхности электрода свечи зажигания и препятствует полному сгоранию топливно-воздушно-водной смеси.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков, принятым за прототип, является способ подачи жидкости в цилиндр двигателя внутреннего сгорания порциями (см. патент Российской Федерации 2078240, МПК F 02 M 25/022, 1997 г.). При таком способе подача жидкости в камеру сгорания осуществляется после вспышки топливно-воздушной смеси путем выдавливания воды из накопительной камеры.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе жидкость, преимущественно вода, подается в камеру сгорания после момента вспышки путем постепенного выдавливания ее из накопительной камеры.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению, принятым за прототип, является устройство для подачи жидкости в цилиндр двигателя внутреннего сгорания (см. патент Российской Федерации 2078240. Устройство содержит систему подачи жидкости с регулятором скорости ее подачи, корпус и камеры в ней, сообщенные с камерой сгорания двигателя, шток и подпружиненные клапаны, плунжер с образованием над ним камеры для жидкости и подпружиненный поршень, при этом поршень и плунжер имеют сквозные отверстия, образующие со сквозным отверстием штока единый канал, в котором располагается обратный клапан, а дополнительная камера сгорания снабжена свечой и решетчатым окном, сообщающим ее с основной камерой сгорания двигателя.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве жидкость, преимущественно вода, подается в камеру сгорания цилиндра постепенно путем вытеснения ее плунжером из накопительной камеры.

Увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя и частоты рабочих ходов поршня ведет к сокращению времени выдавливания жидкости из накопительной камеры и, в конечном итоге, приводит к снижению объема воды, впрыскиваемой в камеру сгорания.

Сущность изобретения заключается в том, что вода в камеру сгорания двигателя подается в следующий момент после воспламенения горючей смеси, когда в камере сгорания создано соответствующее давление, способствующее открытию накопительной камеры.

В то же время, температура, образующаяся в камере сгорания, обеспечивает разложение воды на кислородную и водородную составляющие.

Технический результат в реализации предлагаемой группы изобретений заключается в том, что кислородная и водородная составляющие, сгорая в камере сгорания, способствует резкому повышению КПД двигателя. Кроме того, увеличение частоты рабочих ходов поршня и частоты возгорания горючей смеси приводит к возрастанию температуры в цилиндре двигателя и, в конечном итоге, к более полному разложению подаваемой воды.

Указанный технический результат при осуществлении способа достигается тем, что в способе подачи жидкости, преимущественно воды, в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, включающем подвод воды к головке цилиндра, подачу воды в камеру сгорания в следующий момент после подхода поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) и воспламенение горючей смеси путем открытия накопительной камеры давлением, создаваемым в камере сгорания, согласно изобретению, в период такта холостого хода пружина прижимает втулку к заглушке, препятствуя выходу воды в камеру сгорания, причем в момент рабочего хода давление в цилиндре двигателя внутреннего сгорания воздействует на втулку, перемещая ее вдоль оси и сжимая пружину, а вода под действием высокой температуры превращается в пар и подается в камеру сгорания.

Кроме того, технический результат при осуществлении устройства достигается тем, что устройство для подачи жидкости, преимущественно воды, в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, включает корпус с пружиной, камеру для жидкости, обратный клапан, согласно изобретению, накопительная камера для жидкости выполнена в нижней части корпуса и перекрыта подпружиненной втулкой, имеющей возможность перемещения вдоль оси, а в момент заполнения накопительной камеры водой она прижата к заглушке.

В предлагаемой группе изобретений увеличение частоты вспышек рабочей смеси в единицу времени не оказывает влияние на процесс высвобождения воды из накопительной камеры. Так как, чем больше частота, тем выше температура в камере сгорания. Чем выше температура в камере сгорания, тем быстрее испаряется вода и освобождает накопительную камеру.

Сущность группы изобретений поясняется чертежом, где показана схема устройства для подачи жидкости.

Устройство для подачи жидкости состоит из корпуса 1, втулки 2, системы подачи воды 3, пружины 4, обратного клапана 5, заглушки 6, штуцера 7, накопительной камеры 8.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Корпус 1 устройства ввинчивается в дополнительное резьбовое отверстие в головку цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

В период такта холостого хода данного цилиндра происходит заполнение рабочей камеры 8 водой по внутреннему каналу системы подачи воды 3. В этот период пружина 4 прижимает втулку 2 к заглушке 6 и препятствует выходу воды в камеру сгорания. В момент рабочего хода поршня при подходе его к верхней мертвой точке после вспышки горючей смеси, образовавшееся в камере сгорания цилиндра давление воздействует на втулку 2 и перемещает ее вдоль оси сжимая пружину 4. В это время вода, расположенная в накопительной камере 8 из-за высокой температуры вскипает, превращается в пар и подается в камеру сгорания, где происходит ее разложение на кислород и водород. Последние составляющие участвуют в процессе горения и создают дополнительное усилие в виде газов, давящих на головку поршня, что резко повышает КПД двигателя.

Формула изобретения

1. Способ подачи жидкости, преимущественно воды, в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, включающий подвод воды к головке цилиндра, подачу воды в камеру сгорания в следующий момент после подхода поршня к ВМТ и воспламенения горючей смеси путем открытия накопительной камеры давлением, создаваемым в камере сгорания, отличающийся тем, что в период такта холостого хода пружина прижимает втулку к заглушке, препятствуя выходу воды в камеру сгорания, причем в момент рабочего хода давление в цилиндре двигателя внутреннего сгорания воздействует на втулку, перемещая ее вдоль оси и сжимая пружину, а вода под действием высокой температуры превращается в пар и подается в камеру сгорания.

2. Устройство для подачи жидкости, преимущественно воды, в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, включающее корпус с пружиной, камеру для жидкости, обратный клапан, отличающееся тем, что накопительная камера для жидкости выполнена в нижней части корпуса и перекрыта подпружиненной втулкой, имеющей возможность перемещения вдоль оси, а в момент заполнения накопительной камеры водой она прижата к заглушке.

РИСУНКИ

Рисунок 1