Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям, работающим на водороде. Изобретение позволяет повысить эффективность зажигания. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер, установленный в камере сгорания, насос высокого давления и форсунку с кавитатором для подачи цикловой дозы электролита в электролизер и систему зажигания. Электролизер выполнен с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него в прямом и обратном направлении электролита /водного раствора электролита/ и продуктов рабочего процесса. Система зажигания выполнена в виде электродов, с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой /электрической/ дуги. Электроды установлены в камере сгорания. Под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует и воспламеняется. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, и может быть широко использовано в двигателестроении.
Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий устройство клапанно-щелевой продувки, кривошипно-шатунный, газораспределительный механизмы и системы охлаждения, смазки, питания и зажигания, где в цилиндре двигателя от начала сгорания предыдущей порции заряда до подготовки следующей достаточно одного оборота коленчатого вала или двух ходов поршня. Воздух при этом поступает от источника давления, например от нагнетателя. Для питания используется нефтяное топливо.
/Рытвинский Г.Н. Знакомьтесь - двигатель. - М.: Машиностроение, 1993 г./.
Недостатками известного двигателя являются значительные эксплуатационные расходы на нефтяное топливо и высокая токсичность выхлопных газов.
Известен четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень, выполненный с герметичной полостью, где установлены впускной клапан, электролизер с подводкой постоянного тока к его электродам и форсунка с кавитатором и подводкой водного раствора электролита от насоса высокого давления, головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, и систему зажигания со свечой зажигания, установленной в головке цилиндра /Патент РФ №239705, опубл. 10.11.2004/.
Недостатком известного двигателя является низкая эффективность искрового зажигания для воспламенения насыщенной водяными парами рабочей смеси.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер, с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него в прямом и обратном направлении электролита и продуктов рабочего процесса, установленный в камере сгорания, насос высокого давления и форсунку с кавитатором для подачи цикловой дозы электролита в электролизер и искровую систему зажигания /Патент РФ №2253027, опубл. 27.05.2005/.
Недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность искровой системы зажигания для зажигания насыщенной водяными парами рабочей смеси.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности системы зажигания двигателя.
Поставленная задача решается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, например, жидкостную, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер, с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него в прямом и обратном направлении электролита /водного раствора электролита/ и продуктов рабочего процесса, установленный в камере сгорания, насос высокого давления и форсунку с кавитатором для подачи цикловой дозы электролита в электролизер, и систему зажигания, система зажигания выполнена в виде электродов, с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой /электрической/ дуги, причем электроды установлены в камере сгорания, под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует и воспламеняется. При этом активная вставка электрода может быть выполнена либо из монолитного тугоплавкого материала, например из медно-вольфрамового сплава, либо может быть выполнена полой из того же тугоплавкого материала и изнутри охлаждаемой жидкостью, например, подведенной по трубкам из системы охлаждения двигателя. Держатель активной вставки электрода, регулирующего зазор, может быть установлен в корпусе электрода на резьбе, с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой. Держатель активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, может быть установлен в корпусе электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины и распределительно-кулачкового вала, связанного с газораспределительным механизмом двигателя. Подача тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги могут быть выполнены замыканием и размыканием контактов прерывателя-распределителя.
Чертежи, поясняющие изобретение:
фиг.1 - схематичный разрез двигателя;
фиг.2 - схематичный разрез полой активной вставки электрода.
Пример выполнения предлагаемого решения.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1, систему охлаждения /не показано/, поршень 2 и головку цилиндра 3, образующие камеру сгорания 4, выпускной клапан 5, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер 6, с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, например, от аккумулятора 7, установленный в камере сгорания, насос высокого давления 8, например, плунжерный и форсунку 9 с кавитатором - в виде местного сужения ее канала /не показано/, систему зажигания, выполненную в виде электродов 10 и 11, установленных в камере сгорания. При этом активная вставка 12 электрода выполнена либо из монолитного тугоплавкого материала, либо с полостью 13, охлаждаемой изнутри жидкостью, подведенной по трубке 14 из системы охлаждения двигателя. Держатель 15 активной вставки электрода, регулирующего зазор, установлен в корпусе 16 электрода на резьбе с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой 17. Держатель 18 активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, установлен в корпусе 19 электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины 20 и распределительно-кулачкового вала 21, связанного с газораспределительным механизмом двигателя. Подача постоянного тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги осуществляется замыканием и размыканием контактов /не показано/ прерывателя-распределителя 22. С двигателем соединен электролитный бак 23 для хранения запаса электролита /водного раствора электролита/, например водного раствора едкого кали.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.
Перед пуском двигателя электролитный бак 23 заправляют электролитом /водным раствором электролита/, например водным раствором едкого кали. Вкручивая или выкручивая по резьбе корпуса 16 держатель 15 активной вставки электрода 10, регулирующего зазор, устанавливают зазор между активными вставками 12 электродов 10 и 11 вольтовой дуги, держатель 15 фиксируют контргайкой 17. Затем, например, включением зажигания через замкнутые контакты /не показано/ прерывателя-распределителя 22 на электроды 10 и 11 вольтовой дуги подают постоянный ток, например, силой 3-4 А и на электролизер 6 подают постоянный ток, например, от бортового аккумулятора 7.
Первый такт - образование водородно-кислородной смеси и ее сжатие. Поршень 2 от НМТ перемещается к ВМТ. Выпускной клапан 5, связанный с газораспределительным механизмом, закрывается. Насос высокого давления 8, например, плунжерный забирает из электролитного бака 23 цикловую дозу электролита и через форсунку 9 с кавитатором в виде местного сужения канала впрыскивает ее в цилиндр 1, где в камере сгорания 4 установлены электролизер 6 и электроды 10 и 11 вольтовой дуги. В кавитаторе форсунки 9 за счет повышения скорости впрыскиваемого электролита и падения давления приводит к диссоциации воды и к тончайшему распиливанию электролита. Затем в электролизере 6 и на электродах 10 и 11 вольтовой дуги, за счет протекания постоянного тока через электролит, происходит электролиз и в цилиндре происходит сжатие образовавшейся водородно-кислородной смеси.
Второй такт - рабочий ход и выпуск отработавших продуктов. Распределительно-кулачковый вал 21, связанный с газораспределительным механизмом, и пружина 20 зажигающего вольтовую дугу электрода 11 возвратно-поступательно, до соприкосновения активных вставок 12 электродов 10 и 11 вольтовой дуги перемещают держатель 18 активной вставки и зажигают вольтовую дугу, под действием которой рабочая смесь в камере сгорания 4 диссоциирует и воспламеняется. Расширяющиеся продукты горения рабочей смеси в прямом и обратном направлении проходят через, например, электролизер 6, выполненный из никелевой сетки, и поршень 2 от ВМТ перемещают к НМТ - происходит рабочий ход. Затем прерыватель-распределитель 22 кратковременно прерывает подачу тока на электроды 10 и 11 вольтовой дуги и тушит ее, и затем контакты прерывателя-распределителя 22 вновь замыкаются, и постоянный ток опять поступает на электроды вольтовой дуги. После чего выпускной клапан 5, связанный с газораспределительным механизмом, открывается и происходит выпуск отработавших продуктов, и циклы повторяются. При этом цилиндр 1, электролизер 6 и электроды 10 и 11 вольтовой дуги охлаждаются, например, жидкостной системой охлаждения двигателя. Причем полые активные вставки 12 электродов вольтовой дуги могут изнутри охлаждаться жидкостью, подведенной по трубкам 14 в полость 13.
Предлагаемое изобретение повышает эффективность работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, найдет широкое применение в двигателестроении.
1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него в прямом и обратном направлениях электролита/водного раствора электролита/продуктов рабочего процесса, установленный в камере сгорания, насос высокого давления и форсунку с кавитатором для подачи цикловой дозы электролита в электролизер и систему зажигания, отличающийся тем, что система зажигания выполнена в виде электродов, с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой (электрической) дуги, причем электроды установлены в камере сгорания, под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует и воспламеняется.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что активная вставка электрода выполнена из монолитного тугоплавкого материала.
3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что активная вставка электрода выполнена полой из тугоплавкого материала и изнутри охлаждаемой жидкостью.
4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что держатель активной вставки электрода, регулирующего зазор, установлен в корпусе электрода на резьбе, с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой.
5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что держатель активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, установлен в корпусе электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины и распределительно-кулачкового вала связанного с газораспределительным механизмом двигателя.
6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подача тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги выполнено замыканием и размыканием контактов прерывателя-распределителя.
