Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания

 

О П И С < Н И Е 973903

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцналнстнческнк ,Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 21.11,80 (21) 3218526/25-06 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51 ) M. Кд.

F 02 М 25/02

F 02 М 27/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 15 11,82, Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 15. 11.82 (53) УДК621.43, . 057.3 (088.8) (72) Автор изобретения

Г.С,Иимонаев (71) заявитель (54) СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

1

Изобретение относится к машиностроение, в частности двигателестроению.

Известны способы работы двигате-. лей внутреннего сгорания путем испа5 рения топлива при помощи подвода тепла отработавших газов в присутствии катализатора и подачи паров топлива в двигатель в смеси с воздухом и присадкой отработавших газов (1), Известны также двигатели внутреннего сгорания, реализующие указанные способы> содержащие реактор> установленный в магистрали подачи топлива из бака к цилиндру, обогреваемый отработавшими газами из выхлопного коллектора и снабженный реакторной камерой, заполненной катализатором (1 ), 2а

В таких способах обработка перед подачей в двигатель паров топлива с воздухом и присадкой отработавших газов в присутствии катализатора

2 способствует утилизации части теплоты отработавших газов и более пол" ному сжиганию топлива за счет использования присадки отработавших газов.

Для повышения полноты протекания реакций в реакторе путем понижения их температурного уровня реакторная камера содержит катализатор.

Однако в известных способах при протекании реакций в реакторе не используются в совокупности такие возможные способы обработки топлива, как паровая конверсия углеводородов и окиси углерода, реакции крекинга и газификации образовавшегося углерода, что снижает эффективность известных способов.

Известные двигатели также не содержат никаких средств, способных устранить указанные недостатки.

Цель изобретения - повышение экономичности и снижение токсичности.

Укаэанная цель достигается тем, что топливо перед испарением переме ф иэ которых размещен между насосом подачи смеси паров топлива с парами воды и испарителем, а остальные - в трубопроводе подачи воды.

На чертеже изображена схема предлагаемого двигателя, реализующего предлагаемый способ, Двигатель 1 содержит бак ? с топливом и резервуар 3 с водой. Бак 2 и резервуар 3 подключены через смеситель 4 и испаритель 5 к реактору 60 реакторная камера 7 которого разделена на высокотемпературную 8 и низкотемпературную 9 секции, заполненные катализатором из металлического сплава, содержащего никель и кобальт и сообщены с выхлопным коллектором

10 через фильтр 11, Первый исполнительный механизм 12 установлен в трубопроводе 13 подачи воды. Второй 14 и третий 15 исполнительные механизмы последовательно размещены в магистрали 16 подачи топлива, Блок управления 17 снабжен входом 18, сообщенным с датчиком 19 температуры, размещенным в низкотемпературной секции 9 реакторной камеры 7. Выходы блока управления подключены к первому 12 и второму 14 исполнительным механизмам.

Насос 20 подачи смеси паров топлива с парами воды установлен между смесителем 4 и испарителем 5 и кинематически связан с двигателем 1, а третий исполнительный механизм 15 снабжен реле времени 21, Между насосом 20 и испарителем 5 установлен первый теплообменник 2? остальные теплообменники 23 размещены в трубопроводе 13 подачи воды. Указанные теплообменники подключены к выхлопному коллектору 10.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом, t

В момент запуска и прогрева двигатель работает по обычной схеме, Топливо из бака 2 по магистрали 16 подачи топлива и дозирующему устройству (не показано) поступает в камеру сгорания двигателя.

Часть отработавших газов отводится из выхлопного коллектора 10 двигателя и через Фильтр il поступает в топливный бак и (или) водяной резервуар 3, где происходит насыщение топлива и воды углекислым газом, Одновременно для обеспечения надежной работы двигателя в зимнее время производится подогрев отработавшими газами воды резервуара 3 и по

4О

3 973903 шивают с водой, присадку отработавших газов производят раздельно к воде и к топливу путем их насыщения перед испарением, а смесь паров топлива с парами воды пропускают через дополнительный высокотемпературный катализатор из металлического сплава, содержащего никель и кобальт, с удельной поверхностью, превышающей

10 м z ñì, причем перемешивание топ- 1р

2 лива с водой осуществляют непрерывно в процессе работы двигателя и объемное отношение воды к топливу устанавливают в пределах 0,2-2,0, а подачу топлива осуществляют дискретно: в течение 5-20 мин топливо подают с объемной скоростью, не превышающей

200 ч ", после чего на 5-20 мин подачу топлива прекращают, при этом в период прекращения подачи смесь воды и отработавших газов дополнительно насыщают воздухом, Двигатель внутреннего сгорания, реализующий укаэанную пос.педовательность и совокупность операций, допол- >5 нительно содержит водяной резервуар с трубопроводом подачи воды, водотопливный смеситель, фильтр и испаритель, причем бак и резервуар подключены к реактору через смеситель и испаритель и сообщены с выхлопным коллектором через фильтр для насыщения воды и топлива отработавшими газами, а реакторная камера разделена на низкотемпературную и высокотемпературнуа секции, 35 заполненные катализатором из металлического сплава.

Кроме того, двигатель дополнительно содержит блок управления, датчик температуры, размещенный в низкотемпературной секции реакторной камеры, три исполнительных механизма, пер" вый из которых установлен в трубопроводе подачи воды, а второй и третий последовательно в магистрали подачи

45 топлива, Двигатель также дополнительно содержит реле времени и насос подачи смеси паров топлива с парами воды, установленный между смесителем и испарителем, причем датчик температуры

50 связан с входом блока управления, выходы которого подключены к первому и второму исполнительным механизмам, а реле времени связано с третьим механизмом и насосом, Кроме того, двигатель дополнительно содержит теплообменники, подключенные к выхлопному коллектору, первый

5 97 дачей отработавших газов в теплообменники 22 и 23.

После прогрева двигателя по сигналу датчика 19 блок управления 17 с помощью исполнительных механизмов 12 и 14 включает подачу топлива и воды в заданном соотношении в смеситель 4, откуда насосом 20 смесь топлива и воды подается в испаритель

5 и далее в низкотемпературную 9 и высокотемпературную 8 секции реакторной камеры 7„ Высококалорийное газообразное топливо вместе с непрореагировавшими продуктами поступает в двигатель 6, где смешивается с воздухом и далее подается в камеру сгорания двигателя.

По сигналу реле времени 21 ис.— полнительный механизм 15 периодически производит отключение подачи топлива в смеситель 4„ Под воздействием паров воды углекислого газа и воздуха, поступающих в этот период времени в реактор, происходит регенерация ,катализатора по реакциям

3903 6

1о

15 го

З5 ю

4S

5О

С+Н О=СО+Н2, C+C02=200, С+О -С02.

Составы газов при работе на режимах конверсии топлива и регенерации катализатора различаются между собой.

Подача в двигатель газа постоянного состава достигается применением двух и большего числа параллельно работающих устройств (не показано1, причем когда одно из них работает на режиме конверсии водно- топливной смеси, второе — на режиме регенерации катализатора и наоборот.

Таким образом, предлагаемые способ и двигатель позволяют снизить расход топлива на 10-13х- и существенно уменьшить токсичность отработавших газов.

Формула изобретения

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания путем испарения топлива при помощи подвода тепла отработавших газов к реактору в присутствии катализатора и подачи паров топлива в двигатель в смеси с воздухом и присадкой отработавших газов, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения токсичности, топливо перед испарением перемешивают с водой, присадку отработавших газов производят раздельно к воде и к топливу путем их насыщения перед испарением, а смесь паров топлива с парами воды пропускают через дополнительный высокотемпературный катализатор из металлического сплава, содержащего ни- кель и кобальт, с удельной поверхностью, превышающей 10 м /см, причем

-2 2. перемешивание топлива с водой осуществляют непрерывно в процессе работы двигателя и объемное отношение воды к топливу устанавливают в пределах 0,2-2,0, а подачу топлива осуществляют дискретно: в течение 520 мин топливо подают с объемной скоростью, не превышающей 200 ч ", после чего на 5-20 мин подачу топлива прекращают, при этом в период прекращения подачи смесь воды и отработавших газов дополнительно насыщают воздухом, 2, Двигатель внутреннего сгорания, содержащий реактор, установленный в магистрали подачи топлива из бака к цилиндру, обогреваемый отработавшими газами из выхлопного коллектора и снабженный реакторной камерой, заполненной катализатором, о т л и ч а а шийся тем, что двигатель дополнительно содержит водяной резевуар с трубопроводом подачи воды, водотопливный смеситель, фильтр и испаритель, причем бак и резервуар подключены к реактору через смеситель и испаритель и сообщены с выхлопным коллектором через фильтр для насыщения воды и топлива отработавшими газами, а реакторная камера разделена на низкотемпературную и высокотемпературную секции, заполненные катализатором из металлического сплава.

3. Двигатель по и. 2, о т л и ч а ю шийся тем, что он дополнительно содержит блок управления, датчик температуры, размещенный в низкотемпературной секции реакторной камеры, три исполнительных механизма, первый из которых установлен в трубопроводе подачи воды, а второй и третий - в магистрали подачи топлива, 4, Двигатель по пп, 2-3, о тл и ч а ю шийся тем,что он дополнительно содержит реле времени и насос подачи смеси паров топ" лива с парами воды, установленный между смесителем и испарителем, при

7 973903 8 чем датчик температуры связан с вхо- лектору, первый из которых размещен дом блока управления, выходы которо- между насосом подачи смеси паров

ro подключены к первому и второму топлива с парами воды и испарителем, исполнительным механизмам, а реле а остальные - в трубопроводе подавремени связано с третьим механиз- чи воды. мом и насосом, 5. Двигатель по пп. 2-4, о т- Источники информации, л и ч а ю шийся тем, что он принятые во внимание при экспертизе дополнительно содержит теплообмен- 1. Авторское свидетельство СССР ники, подключенные к выхлопному кол- 1о 59499, кл. F 02 И 27/02, 1938.

Составитель В,Морозов

Редактор Л.Повхан Техред Л. Пекарь Корректор И.Шароши

5 / ираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ПП Патент", r. 7жгород, ул. роектная,