Двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации различных двигателей внутреннего сгорания. Задачей изобретения является повышение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания. Техническими результатами заявленного изобретения являются повышение качества сжигания топлива в условиях загазованной атмосферы (нехватки кислорода в воздухе), повышение мощности двигателя при работе в условиях загазованной атмосферы. Двигатель внутреннего сгорания содержит емкость с топливом, насос, цилиндр, в полости которого сжигают топливо, поршень, диспергатор. Диспергатор расположен в трубопроводе между насосом и цилиндром, и двигатель внутреннего сгорания содержит устройство для подачи воздуха в диспергатор. Диспергатор содержит внутреннюю полость (канал), участок которой имеет сужающуюся часть и расширяющуюся часть. Сужающаяся и расширяющаяся части участка внутренней полости формируются стенками участка и/или расположенными во внутренней полости диспергатора стержнями. Диспергатор перемешивает топливо и воздух посредством кавитации смеси. 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к машиностроению, и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации различных двигателей внутреннего сгорания.
Уровень техники
Аналогом и прототипом изобретения может быть двигатель внутреннего сгорания, описанный в патенте РФ на изобретение №2136940 от 10.09.1999 г. Двигатель внутреннего сгорания содержит емкость с топливом, насос, цилиндр, в полости которого сжигают топливо, поршень, диспергатор.
Недостатком прототипа является низкая эффективность сжигания топлива в условиях загазованной (насыщенной выхлопными газами) атмосферы.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является повышение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания.
Техническими результатами заявленного изобретения являются:
- повышение качества сжигания топлива в условиях загазованной атмосферы (нехватки кислорода в воздухе);
- повышение мощности двигателя при работе в условиях загазованной атмосферы.
Заявленные технические результаты достигаются за счет того, что двигатель внутреннего сгорания содержит емкость с топливом, насос, цилиндр, в полости которого сжигают топливо, поршень, диспергатор, и от прототипа отличается тем, что диспергатор расположен в трубопроводе между насосом и цилиндром, и двигатель внутреннего сгорания содержит устройство для подачи воздуха в диспергатор, причем диспергатор содержит внутреннюю полость (канал), участок которой имеет сужающуюся часть и расширяющуюся часть, причем сужающаяся и расширяющаяся части участка внутренней полости формируются стенками участка и/или расположенными во внутренней полости диспергатора стержнями; и при этом диспергатор перемешивает топливо и воздух посредством кавитации смеси.
Диспергатор содержит диффузор и корпус с внутренней полостью. Во внутренней полости расположены стержни или пластины, обеспечивающие перемешивание поступившего в диспергатор потока топлива и воздуха посредством кавитации смеси. При не менее чем двукратном перепаде давления, диспергатор обеспечивает качественное мелкодисперсное перемешивание воздуха с жидким топливом. Диаметры пузырьков воздуха в жидком топливе от 5 до 500 мкм. Диаметр воздушных полостей в газообразном топливе замерять сложно.
В трубопроводе между диспергатором и цилиндром расположен кран, и к трубопроводу между краном и диспергатором подключен трубопровод, соединенный через кран с емкостью с топливом. Это позволяет, перекрыв доступ диспергированной смеси топлива и воздуха в цилиндр, обеспечить ей движение назад в емкость с топливом и тем самым получить в емкости диспергированное топливо.
Устройство для забора и подачи воздуха на вход диспергатора может быть выполнено в виде трубки, соединенной с входом насоса (например, эжекторного насоса) или может содержать емкость с воздухом, в частности со сжатым воздухом.
В общем случае насос может отсутствовать, а топливо может подаваться в цилиндр за счет перепада давления (емкость с топливом надута). Данная конструкция может реализовываться на двигателях, работающих на газе (например, природном газе).
Поступающее в цилиндр топливо предварительно тщательно перемешано с воздухом. Поверхность соприкосновения воздуха и топлива перед попаданием в цилиндр существенно увеличивается и поэтому топливо полностью сгорает, даже при сильно загазованной атмосфере (нехватки кислорода в воздухе). Топлива требуется меньше для работы двигателя. Тем самым повышается эффективность работы двигателя.
Наилучшее применение таких двигателей может быть на автомобилях, работающих в условиях города с загазованной атмосферой.
При полном сгорании топлива будет достигаться уменьшение вредных выхлопов в атмосферу.
Эксперименты показали, что при смешении топливной смеси, содержащей по объему 10% воздуха и 90% дизельного топлива эффективность сжигания топлива увеличивается. Диспергированное топливо горит при искусственном ограничении подачи воздуха для горения. Таким образом, стоимость такого диспергированного топлива ниже чистого топлива.
При снижении стоимости топлива снизится цена производимой двигателем работы.
Краткое описание чертежа
На фиг.1 и 2 изображены схемы заявленного двигателя с указанием места расположения диспергатора. На фиг.3, 4 и 5 представлены схемы диспергаторов.
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлен один из возможных вариантов осуществления изобретения. Двигатель состоит из:
Емкости 1 с топливом 2, насоса 3, цилиндра 4 в полости которого сжигают топливо, поршень 5, устройство 6 для забора и подачи воздуха на вход диспергатора 7, диспергатор 7 для смешения топлива 2 и воздуха, и при этом диспергатор расположен в трубопроводе между насосом 3 и цилиндром 4.
В трубопроводе (см. фиг.2) между диспергатором 7 и цилиндром 4 расположен кран 8, и к трубопроводу между краном 8 и диспергатором 7 подключен трубопровод 9, соединенный через кран 10 с емкостью 1.
Устройство 6 для забора и подачи воздуха на вход диспергатора может содержать трубопровод (см. фиг.1) или емкость 11 (см. фиг.2) с воздухом, в частности со сжатым воздухом и кран 12.
Диспергатор 7 имеет сужающуюся часть 15 (см. фиг.3), образованную стенками участка внутренней полости. Канал 21 для подачи воздуха 14. Позицией 13 обозначено направление движения топлива. Позициями 16 и 17 обозначены соответственно зона образования паро-газовых пузырьков и зона схлопывания пузырьков.
Сужающуюся часть возможно сформировать за счет размещения в полости диспергатора стержней 18 и 19 (см. фиг.4) или за счет профелирования стенок полости и установки стержня 20 (см. фиг.5).
Двигатель работает следующим образом. Исходное положение кранов: кран 8 открыт, кран 10 закрыт, кран 12 открыт. Топливо, в частности солярка, из емкости 1 и воздух из атмосферы (или из емкости 11) в заданной пропорции (например, по объему 10% воздуха и 90% топлива) попадают в диспергатор 7, где перемешиваются и полученная смесь поступает в цилиндр, где сжигается, перемещая поршень и выполняя работу. При работе двигателя происходит более качественное сжигание топлива из-за большей поверхности соприкосновения воздуха (даже загазованного) с топливом, повышается мощность двигателя при работе в условиях загазованной атмосферы.
При использовании в качестве топлива горючего газа в диспергаторе происходит смешение газа с воздухом.
Если кран 10 открыт, то при работе двигателя часть диспергированного топлива с воздухом поступает в емкость 1 и уже затем через насос и диспергатор - на сжигание в цилиндр.
Возможен и третий вариант работы - это предварительное насыщение топлива воздухом при закрытом кране 8. В данном случае насыщение воздухом целесообразно осуществлять, например из атмосферы с пониженным содержанием выхлопных газов (утром). Затем двигатель работает, как было описано выше, но только без забора воздуха из атмосферы.
Диспергатор перемешивает смесь топлива и воздуха за счет кавитации смеси. При схлопывании пузырьков происходит размельчение смеси, качественное мелкодисперсное перемешивание.
При реализации изобретения будут достигнуты заявленные технические результаты.
Двигатель внутреннего сгорания, содержащий емкость с топливом, насос, цилиндр, в полости которого сжигают топливо, поршень, диспергатор, отличающийся тем, что диспергатор расположен в трубопроводе между насосом и цилиндром, и двигатель внутреннего сгорания содержит устройство для подачи воздуха в диспергатор, причем диспергатор содержит внутреннюю полость (канал), участок которой имеет сужающуюся часть и расширяющуюся часть, причем сужающаяся и расширяющаяся части участка внутренней полости формируются стенками участка и/или расположенными во внутренней полости диспергатора стержнями, при этом диспергатор перемешивает топливо и воздух посредством кавитации смеси.
