Свободнопоршневой водородно-кислородный дизель

 

Использование: автономные знергетиче|;кие установки, транспорт и другие самоходные средства. Сущность изобретения: двигатель содержит вертикально установлейные цилиндры 1, 2, 3, 4, сообщенные с впускными 5 и выпускными 6 клапанами, па;ровыми форсунками 7 и датчиками давления газа 8. Внутри цилиндров установлены поршни 9, связанные попарно через шатуны 10 с коромыслами 11,12 и далее, через центральный вал 13 с двумя клиновыми обгонными муфтами 14, 15 и через цилиндрические ше-.терни 16, 17, и 18, 19, 20 связаны с выходным валом 2-1. В дизеле предусмотрена система впрыска низкотемпературного пара воды в высокотемпературные пары цилиндра для регулирования температуры выхлопа в каталитический реактор в пределах 450-550°С, а также установлен термокаталитический реактор, в котором производится диссоциация водяного пара на водород и кислород, диффузия их через мембранные катализаторы, охлаждение их и смесеобразование. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. «

CQIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 02 В 71/00, F 03 G 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Г

«».

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

" /Оу - ""@8

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ -М (2 1, ) 4917339/06 (2 ) 22.01.91 (46) 15.03.93. Бюл. ¹ 10 (75) В.И.Краля (5 ) Заявка Франции N 22227788994466,, кKJлI, F 03

G 7/00, 1976, (5ф СВОБОДНОПОРШНЕВОЙ ВОДОРОДН()-КИСЛОРОДНЫЙ ДИЗЕЛЬ (57) Использование: автономные знергетичеСкие установки, транспорт и другие самоходные средства. Сущность изобретения; двигатель содержит вертикально установленные цилиндры 1, 2, 3, 4, сообщенные с впускными 5 и выпускными 6 клапанами, паровыми форсункэми 7 и датчиками давленйя газа 8. Внутри цилиндров установлены

„„. Ж„„1802189 А1 поршни 9, связанные попарно через шатуны

10 с коромыслами 11, 12 и далее, через центральный вал 13 с двумя клиновыми обгонными муфтами 14, 15 и через цилиндрические ше:терни 16, 17, и 18, 19, 20 связаны с выходным валом 21. В дизеле предусмотрена система впры@кэ низкотемпературного пара воды в высокотемпературные пары цилиндра для регулирования температуры выхлопа в каталитический реактор в пределах 450 — 550 С, а также установлен термокаталитический реактор, в котором производится диссоциация водяного пара на водород и кислород, диффузия их через мембранные катализаторы, охлаждение их и смесеобразование, 1 з,п, ф-лы, 1 ил.

1802189

Изобретение относится к двигателестроению, к свободно-поршневым дизелям.

Целью изобретения является повышение эффективности работы дизеля за счет применения в нем более эффективного каталитического реактора, На чертеже изображена схема свободнопоршневого водородно-кислородного дизеля.

Свободнопоршневой водородно-кислородный дизель содержит четыре вертикально установленные цилиндра 1, 2, 3, 4, сообщенные с впускными 5 и выпускными клапанами б„паровыми форсунками 7 и датчиками давления газа 8. Внутри этих цилиндров 1. 2, 3, 4 установлены поршни 9, связанные попарно, через шатуны 10 с коромыслами 11, 12 и далее, через центральный вал 13 с двумя клиновыми обгонными муфтами 14, 15, которые, через цилиндрические шестерни 16, 17 и 18. 19, 20 связаны с выходным валом 21, B нем установлены каталитические реакторы 22 на каждом цилиндре 1, 2, 3, 4 после выпускных клапанов 6, в которых на входе установлен гетерогенный катализатор 23. Далее в них установлены гетерогенные мембранные катализаторы. Для водорода мембрана 24. -а для кислорода мембрана 25. За мембранами 24 и 25 расположены теплообменники 26, 27, полости которых сходятся в смесителе 28. В мембранной камере 29 установлен предохранительный клапан 30, Предложенный дизель снабжен электронной схемой управления рабочим циклом содержащей электронный блок управления

31, задающее устройство 32, датчик давления газа 8, датчик температуры в каталитическом реакторе 33, датчик температуры 34 в смесителе 28 водорода с кислородом, паровую форсунку 7 с электроприводом, датчик открытия впускного клапана 35, датчик открытия выпускного клапана 36, впусКной

5 и выпускной клапан 6 с электроприводами (на чертеже электрическая связь между электронным блоком управления 31 и впускным и выпускным клапаном 6 не показана).

Свободнопоршневой водородно-кислородный дизель работает следующим образом. В цилиндре 1 производится впуск, в цилиндре 2 — сжатие, в цилиндре 3 — рабочий ход, в цилиндре 4 — выпуск. Далее рабочие циклы в этих цилиндрах продолжаются по общей схеме впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Поэтому рассмотрим рабочий процесс, только происходящий в цилиндре 4, В нем произошел выпуск отработанного пара с температурой 450-550 С. через выпускной клапан 6 с электроприводом (сигнал на открытие клапана 6 подавался электронным блоком управления 31 после поступления на него сигнала с датчика открытия выпускного

5 клапана 36) во входной гетерогенный катализатор 23, каталитического реактора 22, Здесь производится предварительная термокаталитическая диссоциация водяного пара на водород и кислород. Далее катили"0 тическими мембранами 24, 25 водород и кислород переносятся в теплообменники

26, 27, в которых они интенсивно охлаждаются до температуры порядка 100-200 С (при этой температуре водород с кислоро"5 дом взаимодействуют очень слабо), которая регулируется с помощью системы: датчик температуры 34 в смесителе 28, электронный блок управления 31, задающее устройство 32 и привод подачи охладителя на

20 теплообменники 26, 27 (на схеме не показан).

Далее датчик открытия впускного клапана 35 подаст электрический сигнал на электронный блок управления 31, который подаст управляющий сигнал на закрытие выпускного клапана 6 и управляющий сигнал на открытие впускного клапана 5. После чего поршень 9 в цилиндре 4 движется от крайнего верхнего положения к крайнему

30 нижнему положению. При этом в цилиндре

4 производится впуск смеси водорода с кислородом до момента, когда датчик открытия выпускного клапана 36 не подаст электрический сигнал на электронный блок управле35 ния 31, который подаст управляющий сигнал на закрытие впускного клапана 5.

Далее поршень 9 в цилиндре 4 движется от крайнего нижнего положения к крайнему верхнему положению, при этом, в этом ци40 линдре 4 производится сжатие смеси водорода с кислородом, которая при достижении температуры сжатия 550-600 С самовоспламеняется, После чего в цилиндре 4 производится горение — расширение

45 (рекомбинация водорода с кислородом в водяной пар), температура при этом достигает

2800 С, При достижении давления горения максимального значения и начале его спада, датчик давления газа 8 дает об этом электрический сигнал в электронный блок управления 31, Сюда же подается электрический сигнал с датчика температуры в каталитическом реакторе 33 и задающего устройства 32. С учетом всех этих сигналов электронный блок управления 31 подает управляющий сигнал на паровую форсунку 7 после момента максимальной температуры горения. Паровая форсунка 7 с помощью количества впрыскиваемого водяного пара регулирует температуру выпуска водяного

1802189 тем, что., с целью обеспечения работы по

35 четырехтактному циклу, электронная система управления содержит электронный блок управления, задающее устройство. датчики температуры в каталитическом реакторе и

40 смесителе водорода с кислородом, датчики открытия впускных и выпускных клапанов и электропривод паровой форсунки и клапанов.

Составитель В.Краля

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор Л.Пилипенко

РЕдактор

Заказ 840 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 пара в гетерогенный катализатор 23 в диапаэоне 450 — 550 С. При подходе поршня 9 в цилиндре 4 к крайнему нижнему положениЮ, датчик открытия выпускного клапана

36 дает сигнал в электронный блок управления 31, который выдает управляющий сигнал на открытие выпускного клапана 6.

Далее поршень 9 в цилиндре 4 движется от крайнего нижнего положения к крайнему верхнему положению и в цилиндре 4 производится выпуск водяного пара через выпуск ой клапан 6 в каталитический реактор 22.

Д лее процесс в этом цилиндре 4 повторяется снова.

B мембранной камере 29 установлен предохранительный клапан 30, который открывается при увеличении давления газов вь ше допустимого и перепускает пар в систему впрыска пара в цилиндр (на схеме не показана система, за исключением паровой ф рсунки 7).

При пуске двигателя в работу к нему подключаются для его питания газовые бал! лоны с водородом и кислородом..

Применение свободнопоршневого водбродно-кислородного дизеля позволит сэк номить большое количество

yr еводородного топлива за счет применен я уникального свойства избирательной и оницаемости среды сплавов благородн х металлов с другими элементами. Наи имер сплава палладия в отношении в дорода и сплава серебра в отношении кислорода (книга B.М.Грязнова и др. с, 124, 135, 203 — 208); За счет внутренних полей и энергий этих гетерогенных мембранных ката изаторов производится отрыв молекул в дорода и кислорода от молекул водяного п ра (в нашем случае они уже оторваны при помощи предварительного гетерогенного, возможно и с соучастием гомогенного катал за с помощью сурьмяно-цинкового катал затора или другого более современного с

30 более низкой рабочей температурой катализа), диссоциация молекул на атомы, диффузия их на обратную сторону мембраны и рекомбинация атомов в молекулы там, Из этого видно, что топливом в предложенном дизеле является вода. И никаких выхлопов, так как система замкнутая.

Формула изобретения

1. Свободнопоршневой водородно-кислородный дизель, содержащий четыре вертикально размещенных цилиндра, снабженных впускными и выпускными клапанами, паровыми форсунками и датчиками давления газа, поршни, размещенные в цилиндрах и кинематически связанные с выходным валом при помощи шатунов, коромысел, промежуточных валов и цилиндрических шестерен, снабженных клиновыми обгонными муфтами, сурьмяно-цинковый каталитический реактор для разложения воды на водород и кислород, электронную систему управления рабочим циклом, отл и ча ю шийсятем, что, с целью повышения эффективности работы, сурьмяно-цинковый каталитический реактор размещен вне цилиндров после выпускных клапанов, выполнен в виде обьемных элементов с использованием проволочной сетки, набивки из пористого сплава и дополнительно снабжен разделительными мембранными катализаторами из благородных металлов и смесителем водорода с кислородом.

2. Дизель по и. 1, отличающийся