Магнитно-каталитическая камера сгорания двигателя внутреннего сгорания (двс) с подачей топлива в виде газовоздушной смеси и способ работы магнитно-каталитической камеры сгорания двс

Изобретение может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Предложена магнитно-каталитическая камера сгорания ДВС с подачей топлива в виде газовоздушной смеси, содержащая камеру сгорания 1 с искровым способом воспламенения и автономную топливную аппаратуру для подачи газовоздушной смеси в ДВС. Снаружи стенок камеры сгорания 1 сверху размещены постоянные магниты 3, таким образом, чтобы силовые линии магнитного поля были встречно направлены движению поршня 6 при сжатии газовоздушной смеси. Внутри на стенках камеры сгорания 1 и на верхней части поршня 6 нанесено покрытие из комбинированного катализатора 5, выполненного в виде слоя, состоящего из пирамидальных поверхностей. Комбинированный катализатор 5 и постоянные магниты 3 выполнены из сплава с содержанием кобальта, железа и меди с равным соотношением компонентов сплава в магните и комбинированном катализаторе. Магнитно-каталитическая камера сгорания ДВС применима для бензиновых, дизельных или газовых ДВС и позволяет достигнуть более полного сгорания газовоздушной смеси, повышения экономичности и снижения токсичности ДВС. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к двигателестроению и может быть использовано в газовых поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Магнитно-каталитическая камера сгорания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) применяется для стандартных камер сгорания ДВС, является не просто закрытым объемом для сгорания топливной смеси, но и для сгорания воздушно топливной смеси, полученной, например, в парогенераторе. Предназначен преимущественно для более полного сгорания газовоздушной смеси. Пригодна также для подачи топлива через карбюратор с капельным впрыском жидкого топлива. Может применяться для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием. Также может использоваться для двигателей внутреннего сгорания в бензиновых и дизельных двигателях с искровым зажиганием непосредственно в камере зажигания или в камере зажигания совместно с форкамерой, а также для газовых поршневых двигателей с форкамерно-факельным зажиганием или с форкамерами со встроенными камерами искрового зажигания, а также для дизельных поршневых двигателей, двигателей с форкамерно-факельным зажиганием, и для газовопоршневых генераторов.

Известно изобретение «Способ подготовки топлива и устройство для его осуществления», патент RU 2603877, публикация №2 603 877 от 10.11.2016 Бюл. №31, МПК F02B 51/04, F02M 27/04, в котором используют цилиндрическую, электропроводящую поверхность и щетинки электрода представляют собой заостренные на конце тонкие металлические проволоки-иголки. Изобретение позволяет повысить полноту сгорания топлива. Однако подготовка топлива к более полному сгоранию для повышения мощностных и экономических показателей ДВС обеспечена за счет другого принципа, а именно за счет разрушения полимеризованных групп молекул топлива и поляризации молекул топлива центробежными силами. Повышение реакционности топлива достигается за счет ионизации и возбуждения молекул, но решают задачу за счет увеличения площади соприкосновения топлива и электродов. Применяемая конструкция относится к системам подготовки топлива к ионизации молекул топлива, однако не предусматривает полной ионизации всего объема топлива.

Известно изобретение «Двигатель внутреннего сгорания», патент RU 2345229, опубл. 27.01.2009, Бюл. №3. МПК F02B 43/10, содержащий электроды, которые выполнены с каталитическими свойствами, один из электродов-катализаторов выполнен с возможностью перемещения вместе с поршнем и установлен на поршне, второй электрод-катализатор неподвижно закреплен на головке цилиндра. Изобретение позволяет повысить экономическую и экологическую эффективность двигателя. Однако наличие электролизера создает сложность и дороговизну технического обслуживания, кроме того, переменный ток приходится подавать от аккумулятора.

Известно изобретение «Устройство для обработки воздуха топливно-воздушной смеси», патент RU 2229620, опубл 27.05.2004 F02M 27/00, F02B 51/00, включающее в себя постоянные магниты и катализатор, и радиально расположены постоянные магниты в виде пластин, а между магнитами размещают катализатор. Позволяет снизить концентрацию вредных примесей в отработанных газах. Однако используют принцип диссоциации, который обеспечен тем, что при воздействии на воздух магнитного поля в присутствии катализатора происходит диссоциация молекул не только кислорода, но и азота, составляющих до 80% воздуха, что обеспечивает значительное повышение химической активности обработанного воздуха и более эффективное сгорание топлива и не использует магнитное поле высокой напряженности в специально организованных зонах.

Наиболее близким техническим решением является полезная модель «Устройство для магнитно-каталитической активации углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания», патент RU 58185, Опубликовано 10.11.2006 Бюл. №31, МПК F02M 27/04, содержащее рабочую камеру с магнитными элементами и каталитически-активные вставки. Однако вставки выполнены из чередующихся между собой никель- и титансодержащих проницаемых для топлива материалов, они воздействуют на топливо путем пропускания через них топлива в топливной магистрали, а не непосредственно в камере сгорания, и выполняют функцию фильтра при непосредственном взаимодействии с ними топливной смеси.

Предложенным изобретением решается задача инициации запуска реакции комбинированной конверсии низших алканов, входящих в состав газовоздушной смеси, в водород и окись углерода, называемой синтез газом, однако не за счет пропускания паровоздушной смеси через катализатор, а за счет его взаимодействия с покрытием из катализатора стенок камеры сгорания ДВС (т.е. при соприкосновении с катализатором, размещенным на стенкам камеры сгорания в электромагнитном поле, создаваемом постоянными магнитами) в магнитном поле. При этом следует учитывать, что камерой сгорания может быть как объем или выемка в ее верхней части - в головке цилиндров, закрытая снизу головкой поршня, так и отдельная камера сгорания, присоединяемая в верхней части к форкамере.

При этом в камере сгорания необходимо обеспечить разряд, намного превышающий 200 мДж, который даст уверенное воспламенение газовоздушной смеси, например, водородно-воздушной смеси при высокой степени сжатия и, соответственно, высоком давлении, которые достигаются за счет конструкции покрытия из катализатора, расположенного в магнитном поле. Выполнение данной задачи также должно обеспечивать рабочий процесс поршневого двигателя с искровым зажиганием при минимальных изменениях в конструкции ДВС, на базе которых производятся поршневые двигатели с искровым зажиганием.

Технический результат, который достигается предложенной конструкцией магнитно-каталитической камеры сгорания - это полнота сгорания топлива в ней, экономия до 20% используемого топлива, и, соответственно более экологически чистый выхлоп при минимальных изменениях в конструкции.

Все известные конструкции предусматривают удаление остаточных газов из форкамеры, освобождая объем для введения богатой (запальной) газовоздушной или водородно-воздушной смеси.

Сложность состоит в том, что в относительно коротких интервалах времени рабочего хода поршня(ней) - сотые доли секунды, а также в неодинаковости условий воспламенения смеси по объему камеры, интенсификация процесса горения газовоздушной или топливовоздушной смеси в камерах ДВС затруднена.

Обычно интенсификация горения достигается, например, за счет многоискрового, "электронного зажигания" для карбюраторных ДВС, или повышением давления воздуха в камерах путем его турбонаддува в дизельных ДВС (см. книгу Якубовского "Автомобиль и охрана окружающей среды", М., 1986, с. 39). В последние годы многие западные автомобильные фирмы стали применять систему "электронного впрыска" топливовоздушной смеси в камеры ДВС, суть которого состоит в автоматическом изменении дозировок топлива и окислителя. Однако это очень сложный и затратный путь переделки конструкции всего двигателя внутреннего сгорания.

В предложенной конструкции технический результат достигается более простым способом, благодаря относительно простой доработки камеры сгорания ДВС.

Кроме того, в известных устройствах и усовершенствование катализаторов не дает должного эффекта, а приводит к удорожанию их и требованию применять, например, этилированный бензин, что тоже существенно удорожает эксплуатацию ДВС. Например, на западных карбюраторных автомобилях стоят дорогостоящие химические сотовые катализаторы с платиновым покрытием. Такие катализаторы не применимы на ДВС, работающих на этилированном бензине, и в принципе неприменимы для многих ДВС, например, дизельных, ввиду наличия сажевой компоненты, покрывающей каталитическое покрытие и разрушающей ее.

Концепция, положенная в основу заявляемого изобретения, принципиально отличается от традиционного подхода к разработке газовых поршневых двигателей. Функционально, магнитно каталитическая камера сгорания используется не просто как закрытый объем для сгорания воздушно топливной смеси (как в стандартных двигателях внутреннего сгорания), а является механическим экзотермическим химическим реактором.

Заявленный технический результат получают за счет того, что магнитно-каталитическая камера сгорания ДВС с подачей топлива в виде газовоздушной смеси содержит камеру сгорания с искровым способом воспламенения и автономную топливную аппаратуру для подачи газовоздушной смеси, например, паро газовой смеси в ДВС. Новым, что отличает предложенное техническое решение является то, что снаружи стенок камеры сгорания сверху размещены постоянные магниты таким образом, чтобы силовые линии магнитного поля были встречно направлены движению поршня при сжатии топливно-воздушной смеси, внутри камеры сгорания на стенках и на верхней части поршня нанесено покрытие из комбинированного катализатора, выполненного в виде слоя, состоящего из пирамидальных поверхностей, размещенных с шагом, равным высоте пирамидальной поверхности от ее основания, и высотой каждой пирамидальной поверхности от ее основания не более 0,5 мм. При этом толщина покрытия до основания пирамидальной поверхности не менее 0,1 мм. Комбинированный катализатор и постоянные магниты выполнены из сплава с содержанием кобальта, железа и меди с равным соотношением компонентов сплава в магните и комбинированном катализаторе. В частных случаях пирамидальные поверхности комбинированного катализатора размещены с шагом 0,5 мм и с отклонением не более технологических погрешностей. Окружность в основании конуса пирамидальных поверхностей обычно составляет 0,5 мм с отклонением не более технологических погрешностей. Комбинированный катализатор и постоянные магниты могут быть выполнены из сплава с содержанием кобальта, железа и меди в соотношении масс 40%, 40% и 20% соответственно в совокупности относительно общей массы сплава.

Устройство магнитно каталитической камеры сгорания иллюстрируется рисунками, которые не охватывают всех возможных технических вариантов исполнения.

На Фиг. 1 показан простейший одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием и стандартной камерой сгорания для всех существующих ДВС.

На Фиг. 2 показана магнитно каталитическая камера сгорания ДВС с поверхностью стенок камеры в виде рельефа из шипов конусной формы размером по высоте 0,5 мм и окружностью в основании конуса 0,5 мм.

На фиг. 3 показана форма рельефа на срезе камеры сгорания в виде поверхности головки поршня.

На Фиг. 4 показана форма конических поверхностей катализатора, размещенного на стенке камеры сгорания.

Магнитно каталитическая камера сгорания ДВС имеет следующую конструкцию. Сверху камеры сгорания (1) с установленными свечами зажигания (2) размещены постоянные магниты (3). Внутри камеры сгорания (1) в ее верхней части на стенки (4) нанесен катализатор (5), такой же катализатор нанесен на поверхность поршня (6), обращенную в верхнюю часть камеры сгорания (1). Вся поверхность камеры сгорания покрыта катализатором в виде пирамидальной поверхности (Фиг 3 и 4).

Катализатор (5), установленный на головке камеры сгорания (1) и прикрепленный к стенкам (4) камеры сгорания (1) и к верхней поверхности поршня (6), выполнен из состава SmCoFeCuZr и должен выдерживать силу на отрыв не менее 6,19 кг. Катализатор (5) выполнен в виде слоя «а» толщиной не менее 0, 1 мм, далее катализатор выполнен в виде пирамидальных поверхностей высотой «в» не более 0,5 мм. Пирамидальные поверхности катализатора (5) размещены с шагом (h), равным высоте «в» пирамидальной поверхности от ее основания.

Магнитно каталитическая камера сгорания ДВС функционирует следующим способом: после подачи топливно- воздушной смеси в камеру сгорания (1), смесь воспламеняется от свечи зажигания (2), процесс сгорания проходит под воздействием магнитного поля постоянного магнита (3), с повышенной рабочей температурой от 400 до 600°С. Магнитное поле постоянного магнита (3) проникает в камеру сгорания (1), намагничивая магнитно восприимчивую каталитическую поверхность камеры сгорания и головки поршня цилиндра ДВС.На каталитической поверхности стенок камеры сгорания (1), под воздействием высокой напряженности магнитного поля, образующегося на остриях конусных поверхностей, в условиях высокого ударного давления и температуры, намного более эффективно проходят экзотермические реакции конвертации низших алканов в водород и окись углерода. Рельеф поверхности стенок камеры и головки поршня цилиндра (см. Фиг. 3 и 4) ДВС в виде шипов конусной формы создает большую реакционную площадь каталитической поверхности, которая увеличивает скорость и эффективность процесса сгорания топлива, как химической реакций. Поскольку в теории химической кинетики магнитный катализ известен как один из видов катализа, этот принцип использован в работе камеры сгорания. Магнитное поле активно воздействует на пламя горения топлива, образуя фактически плазменное состояние сжигаемого вещества. В итоге камера сгорания ДВС работает как эффективный механический экзотермический магнитно каталитический химический реактор.

Способ работы магнитно - каталитической камеры сгорания ДВС при его использовании совместно с устройством камеры сгорания ДВС относится к экологическим способам снижения токсичности выхлопных газов и при его использовании может привести к созданию экологически чистого двигателя внутреннего сгорания (ДВС), как карбюраторного, так и дизельного типов.

Назначением способа является создание эффективного механического экзотермического магнитно каталитического химического реактора для повышения эффективности процессов сгорания топлива в ДВС при минимальных изменениях в конструкции стандартных камер сгорания.

Известно «Способ организации рабочего процесса газового поршневого двигателя с искровым зажиганием», патент RU 2535308, опубл. 10.12.201, МПК F02B 19/12 F02B 43/00, обеспечивающий температуру 500-700°С в камере зажигания и инициацию запуска реакции комбинированной конверсии низших алканов, при этом обеспечивают реакцию комбинированной конверсии за счет давления и соответственно температуры подаваемой газовоздушной смеси. Достигают в ДВС повышенные эксплуатационные характеристики и простоту в изготовлении. Однако используют только принцип подачи в процессе сжатия бедной газовоздушной смеси из камеры сгорания в камеру зажигания, содержащую остаточные газы, и формирование в камере зажигания водородно-воздушной смеси.

Известно изобретение «Устройство для обработки воздуха топливно-воздушной смеси», Заявка: 2002124489 от 06.09.2002, опубл 27.04.2004, F02M 27/00, F02B 51/00, в котором используют постоянные магниты и катализатор. Однако через магнитное поле пропускают воздух между магнитными пластинами и внешней боковой стенкой цилиндра в котором существует зазор для свободного прохода воздуха, и устройство не используют в камере сгорания ДВС.

Известно изобретение «Способ интенсификации работы двигателя внутреннего сгорания», патент RU 2126094, опубл. 10.02.1999, F02M 27/04, однако интенсификация происходит благодаря предварительной отдельной от камеры сгорания обработки топлива и окислителя сильным электрическим полем и имеет очень трудоемкие и дорогие регулировки. Обычно используется в западных карбюраторных автомобилях с дорогостоящими химическими сотовыми катализаторами с платиновым покрытием.

Известна заявка «Способ сжигания топливовоздушной смеси», заявка 96112333 от 17.06.1996, опубл. 10.09.1998, МПК F02M 27/04, в котором создают воздушную зону, подвергнутую воздействию постоянного электромагнитного поля, подогреваемой до образования потока термомагнитной конвекции кислорода. Однако не используют для этого специально организованное магнитное поле внутри камеры сгорания.

Известна заявка «Способ подачи топлива в ДВС», RU 2016151527, от 26.12.2016, в котором осуществляют запуск реакции комбинированной конверсии низших алканов, входящих в состав газовоздушной смеси, в водород и окись углерода (синтез газ) за счет давления и соответствующей температуры подаваемой газовоздушной смеси из высокотемпературных паров в камеру зажигания, которую получают в парогенераторе. Однако не используют для этого специально организованное магнитное поле внутри камеры сгорания.

Наиболее близким, взятым за прототип является изобретение «Способ подготовки топливной смеси ДВС и устройство для его осуществления», патент RU 2232286, опубл. 10.07.2004, МПК F02M 27/00, F02B 51/00, в котором воздействие на топливную смесь осуществляют магнитным полем, образованным постоянными магнитами с одновременной обработкой катализатором, содержащим элементы 1, 7 и 8 группы Периодической системы и магниты расположены с обеспечением однородного магнитного поля, а на пластины нанесен катализатор. Изобретение позволяет повысить эффективность работы двигателя внутреннего сгорания и снизить содержание токсичных веществ в выхлопных газах. Однако токсичность уменьшается за счет того, что поверхность катализатора, соприкасаясь с горючей смесью, адсорбирует молекулы углеводорода, которые под действием катализатора способны лишаться части атомов водорода. Причем используют эффект, в соответствии с которым атомы с параллельными магнитными моментами, ориентированные под действием магнитного поля, имеют сравнительно большое время жизни до рекомбинации в молекулы водорода. Таким образом, реализован совсем другой принцип работы, в этом изобретении используют принцип увеличения каталитической поверхности, что и обеспечивает абсорбцию, но никак не влияет на полное дожигание газовоздушной смеси в ДВС. Кроме того, устройство устанавливают в топливо проводе ДВС, а не в камере сгорания.

Изобретательской задачей способа является обеспечение полноты сгорания топлива, которая определяет экономию до 20% используемого топлива и соответственно более экологически чистый выхлоп. Для этого требуется получить магнитное поле в области расположения покрытия из катализатора, которое обеспечит более эффективную экзотермическую реакцию конвертации низших алканов в водород и окись углерода. Для решения этой изобретательской задачи необходимо намагнитить магнитно восприимчивую каталитическую поверхность камеры сгорания и головки поршня цилиндра и таким образом организовать магнитное поле, чтобы обеспечить повышенную напряженность магнитного поля. Вследствие этого, за счет магнитного поля высокой напряженности, которое образуется на остриях конусной поверхности катализатора, получить эффект активизации экзотермической реакции при условии повышенного ударного давления и температуры.

Технический результат, который достигается предложенным способом является повышение эффективности процессов сгорания топлива в ДВС при минимальных изменениях в конструкции за счет более уверенной инициации запуска реакции комбинированной конверсии низших алканов и получения наивысшей энергоемкости топлива.

Технический результат достигается за счет способа работы магнитно-каталитической камеры сгорания ДВС, который включает подачу газовоздушной смеси, в частном случае являющейся паро-газовой смесью, в камеру сгорания, которая вступает в реакцию конвертации низших алканов в водород и окись углерода при участии катализатора, предварительно нанесенного на стенки камеры сгорания слоем толщиной более 0,1 мм, состоящего из сплава, включающего комбинацию катализаторов реакций Тропша-Фишера. Новым в способе является то, что паро-газовая смесь в камере сгорания вступает в реакцию конвертации низших алканов в водород и окись углерода при участии намагниченного комбинированного катализатора, расположенного в магнитном поле постоянных магнитов, для чего создают магнитное поле высокой напряженности на остриях этого намагниченного комбинированного катализатора, нанесенного в виде покрытия пирамидальной формы с равным шагом по всей внутренней поверхности верхней части камеры сгорания, расположенной над поршнем, включая поверхность поршня, обращенную к верхней части камеры сгорания. При этом, и комбинированный катализатор, и постоянные магниты, размещенные снаружи на камере сгорания, снаружи ее стенок, содержат одинаковые компоненты в одном и том же соотношении, которые являются одновременно и катализатором реакций Тропша-Фишера и постоянным магнитом, и обеспечивают экзотермическую магнитно каталитическую химическую реакцию, что обеспечивает работу магнитно-каталитической камеры сгорания ДВС в качестве плазмохимического каталитического реактора. В частном случае составом компонента комбинированного катализатора является SmCoFeCuZr. Покрытие комбинированным катализатором на стенках камеры сгорания должно выдерживать силу на отрыв не менее 6,19 кг, а для обеспечения эффективной экзотермической магнитно каталитической химической реакции, она протекает в магнитном поле высокой напряженности при температуре сгорания парогазовой смеси от 400 до 600 градусов, с образованием плазмы.

Способ реализовывают следующим образом.

В камеру подают парогазовую топливную смесь, которая на первом цикле работы ДВС воспламеняется от свечей зажигания. При этом парогазовая топливная смесь соприкасается с увеличенной за счет рельефа катализатора в процессе движения поршня на сжатие. Поскольку силовые линии магнитного поля встречно направлены движению поршня при сжатии топливно-воздушной смеси, на остриях пирамидальных поверхностей катализатора возникает магнитное поле повышенной напряженности, что приводит в условиях повышенной рабочей температуры от 400 до 600°С и давлении подаваемой смеси в камеру сгорания к образованию в зонах этих зон повышенного напряжения магнитного поля к плазменному состоянию сжигаемого топлива при его горении.

Такая работа обусловлена в соответствии с теорией химической кинетики, что обеспечивается магнитный катализ, который известен как один из видов катализа. Это же условие обеспечено и тем, что и комбинированный катализатор, и постоянные магниты, размещенные на камере сгорания, содержат одинаковые компоненты в одном и том же соотношении, которые являются одновременно и катализатором реакций Тропша-Фишера и постоянным магнитом, что обеспечивает экзотермическую магнитно каталитическую химическую реакцию.

Для достижения технического результата требуется исключить наличие в камере сгорания полимеризованных групп молекул топлива. Однако обычно используется относительно небольшая напряженность электрического поля, которая не обеспечиваетдостаточной степени разрушения полимеризованных групп молекул топлива. В известных устройствах, где применено магнитное поле, при воздействии на воздух электрическим или магнитным импульсами происходит только диссоциация молекул кислорода на отрицательные ионы. Однако диссоциации молекул азота не происходит при пониженном импульсе разряда, требуется организовать магнитное поле с высокой напряженностью, так как энергия диссоциации молекул алканов высокая, например, у азота она в 2 раза выше, чем у кислорода. Если используют известные методы обработки топлива магнитным полем, то при этих способах получают малую эффективность его воздействия, связанную с неоднородностью и низким уровнем напряженности магнитного поля (5-25 мТл) и нестабильностью параметров в процессе эксплуатации.

В предложенном способе активную каталитическую площадь не просто увеличивают, а в определенных точках катализатора увеличивают напряженность магнитного поля в виде однородно распределенных узлов напряженности этого поля. Тогда в этих узлах одновременное воздействие на топливную смесь магнитного поля и катализатора обеспечивает появление атомарного водорода в камере сгорания.

При этом выстраивается магнитное поле таким образом, чтобы моменты атомов низших алканов устойчиво взаимодействовали с катализатором все время до своей полной рекомбинации в молекулы водорода, за счет увеличенной энергии разряда в камере сгорания и, соответственно, быстрее инициируется процесс конверсии низших алканов, входящих в состав газовоздушной смеси, в водород и окись углерода на несколько порядков.

Новый принцип сжигания газовоздушной смеси в камере сгорания ДВС основан на том, что запуск реакции комбинированной конверсии низших алканов, входящих в состав газовоздушной смеси, в водород и окись углерода осуществляется не за счет пропускания паровоздушной смеси через катализатор, а за счет покрытия катализатором стенок камеры сгорания ДВС таким образом, что в организованном магнитном поле существенно повышается энергия разряда на остриях катализатора. Состав материала для наплавки катализатора магнитно восприимчивый, это например, кобальт, железо, медь, которые одновременно известны как основные катализаторы химического процесса Тропша-Фишера и в тоже время как основной состав постоянных магнитов.

Поскольку камера сгорания ДВС и головки поршня имеют рельеф поверхности, изготовленной в виде шипов конусной формы, например, с применением технологии лазерной наплавки и гравировки, то на остриях этих шипов (конусов) образуется магнитное поле повышенной напряженности, что приводит по факту к плазменному состоянию сжигаемого топлива при его горении. При этом магнитное поле активно воздействует на пламя горения топлива, как плазменное состояние вещества.

В итоге реализации, предложенного способа работы камеры сгорания ДВС, камера сгорания работает как эффективный механический экзотермический магнитно каталитический химический реактор.

1. Магнитно-каталитическая камера сгорания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с подачей топлива в виде газовоздушной смеси, содержащая камеру сгорания с искровым способом воспламенения и автономную топливную аппаратуру для подачи газовоздушной смеси в ДВС, отличающаяся тем, что снаружи стенок камеры сгорания сверху размещены постоянные магниты, таким образом, чтобы силовые линии магнитного поля были встречно направлены движению поршня при сжатии газовоздушной смеси, внутри на стенках камеры сгорания и на верхней части поршня нанесено покрытие из комбинированного катализатора, выполненного в виде слоя, состоящего из пирамидальных поверхностей, размещенных с шагом, равным высоте пирамидальной поверхности от ее основания, и высотой каждой пирамидальной поверхности от ее основания не более 0,5 мм, толщина покрытия до основания пирамидальной поверхности не менее 0,1 мм, комбинированный катализатор и постоянные магниты выполнены из сплава с содержанием кобальта, железа и меди с равным соотношением компонентов сплава в магните и комбинированном катализаторе.

2. Магнитно-каталитическая камера сгорания ДВС по п. 1, отличающаяся тем, что пирамидальные поверхности комбинированного катализатора размещены с шагом 0,5 мм и с отклонением не более технологических погрешностей.

3. Магнитно-каталитическая камера сгорания ДВС по п. 2, отличающаяся тем, что окружность в основании конуса пирамидальных поверхностей составляет 0,5 мм с отклонением не более технологических погрешностей.

4. Магнитно-каталитическая камера сгорания ДВС по п. 1, отличающаяся тем, что комбинированный катализатор и постоянные магниты выполнены из сплава с содержанием кобальта, железа и меди в соотношении масс 40%, 40% и 20% соответственно в совокупности относительно общей массы сплава.

5. Способ работы магнитно-каталитической камеры сгорания ДВС по п. 1, включающий подачу газовоздушной смеси в камеру сгорания, которая вступает в реакцию конвертации низших алканов в водород и окись углерода при участии комбинированного катализатора, предварительно нанесенного на стенки камеры сгорания слоем, толщиной более 0,1 мм, состоящего из сплава, включающего комбинацию катализаторов реакций Тропша-Фишера, отличающийся тем, что газовоздушная смесь в камере сгорания вступает в реакцию конвертации низших алканов в водород и окись углерода при участии намагниченного комбинированного катализатора, расположенного в магнитном поле постоянных магнитов, для чего создают магнитное поле высокой напряженности на остриях комбинированного катализатора, нанесенного в виде покрытия пирамидальной формы с равным шагом на внутренней поверхности стенок камеры сгорания, расположенной над поршнем, включая поверхность поршня, обращенную к верхней части камеры сгорания, при этом, и комбинированный катализатор, размещенный внутри стенок камеры сгорания, и постоянные магниты, размещенные снаружи стенок камеры сгорания, содержат одинаковые компоненты в одном и том же соотношении, которые являются одновременно и катализатором реакций Тропша-Фишера и постоянным магнитом, и обеспечивают экзотермическую магнитно-каталитическую химическую реакцию, что обеспечивает работу магнитно-каталитической камеры сгорания ДВС в качестве плазмохимического каталитического реактора.

6. Способ работы магнитно-каталитической камеры сгорания ДВС по п. 5, отличающийся тем, что составом компонента комбинированного катализатора является SmCoFeCuZr.

7. Способ работы магнитно-каталитической камеры сгорания ДВС по п. 5, отличающийся тем, что покрытие комбинированным катализатором на стенках камеры сгорания должно выдерживать силу на отрыв не менее 6,19 кг.

8. Способ работы магнитно-каталитической камеры сгорания ДВС по п. 5, отличающийся тем, что для обеспечения эффективной экзотермической магнитно-каталитической химической реакции, она протекает в магнитном поле высокой напряженности при температуре сгорания парогазовой смеси от 400 до 600°С, с образованием плазмы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателям, в которых выделяемое в результате каталитического окисления тепло преобразуется в механическую энергию, и может быть использовано в качестве двигателя для транспортных средств.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с воспламенением от сжатия. Предложен способ работы ДВС на эфирсодержащем топливе, полученном превращением спиртсодержащего первичного топлива.

Изобретение описывает топливную композицию с воспламенением сжатием, которая содержит простой диэтиловый эфир, этанол и воду в количествах, которые соответствуют продукту реакции дегидратации безводного или водного этанола с содержанием воды вплоть до 30 мас.% и дополнительно содержит смазочные масла, эмульгаторы и/или антиоксиданты, при этом топливная композиция характеризуется: а) содержанием простого диэтилового эфира в мас.%, которое больше или равно 50, и содержанием воды в мас.%, которое ниже или равно 50 минус концентрация этанола в мас.% для смесей, содержащих вплоть до 20 мас.% этанола; или б) содержанием простого диэтилового эфира в мас.%, которое больше или равно 54 минус 0,2 кратная концентрация этанола в мас.%, и содержанием воды в мас.%, которое ниже или равно 46 минус 0,8 кратная концентрация этанола в мас.% для смесей, содержащих от 20 до 30 мас.% этанола; или в) содержанием простого диэтилового эфира в мас.%, которое больше или равно 61,5 минус 0,45 кратная концентрация этанола в мас.%, и содержанием воды в мас.%, которое ниже или равно 38,5 минус 0,55 кратная концентрация этанола в мас.% для смесей, содержащих от 30 до 70 мас.% этанола.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ работы двигателя с воспламенением от сжатия на эфирсодержащем топливе, полученном из первичного топлива на основе спирта, включающий стадии: 1 - непрерывного отбора первичного топлива из топливного бака (2) и сжатие топлива в жидкой форме до конечного давления впрыска; 2 - непрерывного введения сжатого первичного топлива в топливную накопительную камеру (6); 3 - непрерывного распределения сжатого первичного топлива в трубки (9a-9d), соединяющие накопительную камеру (6) с топливными форсунками (11a-11d) двигателя; 4 - перед подачей в топливные форсунки, непрерывного превращения сжатого первичного топлива в эфирсодержащее топливо контактом с катализатором дегидратации спирта (10a-10d), расположенным в каждой трубке перед топливными форсунками; 5 - непрерывного впрыска эфирсодержащего топлива под давлением впрыска в двигатель; 6 - непрерывного отбора части первичного топлива из накопительной камеры и рециркулирование отобранного первичного топлива в топливный бак.

Изобретение относится к машиностроению и теплотехнике, в частности к способам и устройствам для обработки жидкого топлива перед его сжиганием, и может быть использовано в системах питания двигателей внутреннего сгорания, в топках котельных и других энергетических установках.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к улучшению экологических характеристик современных автомобилей. .
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам снижения токсичности выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС). .
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на различных видах транспорта и в отопительных системах жилых помещений и обогрева человека в экстремальных условиях.
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Предложено приводное устройство для транспортных средств, включающее в себя устройство (2) для частичного окисления топлива, топливный бак (1) и дизельный двигатель (4), причем устройство (2) находится в проточном соединении с топливным баком (1) и двигателем (4), так что по меньшей мере часть находящегося в транспортном средстве топлива подается перед сжиганием в двигателе на частичное окисление. Также предложены способы эксплуатации дизельного двигателя с подачей в него частично окисленного дизельного топлива. За счет применения предложенного приводного устройства при сжигании топлива образуется меньше первичной сажи, которая может улавливаться в сажевом фильтре и полностью сжигаться при небольших температурах выгорания. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Предложена магнитно-каталитическая камера сгорания ДВС с подачей топлива в виде газовоздушной смеси, содержащая камеру сгорания 1 с искровым способом воспламенения и автономную топливную аппаратуру для подачи газовоздушной смеси в ДВС. Снаружи стенок камеры сгорания 1 сверху размещены постоянные магниты 3, таким образом, чтобы силовые линии магнитного поля были встречно направлены движению поршня 6 при сжатии газовоздушной смеси. Внутри на стенках камеры сгорания 1 и на верхней части поршня 6 нанесено покрытие из комбинированного катализатора 5, выполненного в виде слоя, состоящего из пирамидальных поверхностей. Комбинированный катализатор 5 и постоянные магниты 3 выполнены из сплава с содержанием кобальта, железа и меди с равным соотношением компонентов сплава в магните и комбинированном катализаторе. Магнитно-каталитическая камера сгорания ДВС применима для бензиновых, дизельных или газовых ДВС и позволяет достигнуть более полного сгорания газовоздушной смеси, повышения экономичности и снижения токсичности ДВС. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх