Способ получения топлива для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности способу получения топлива для двигателя внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить экономичность двигателя и обеспечить его экологическую чистоту. Способ получения топлива для двигателя внутреннего сгорания включает термохимический цикл разложения воды. Источником теплоты для термохимической реакции и потребителем водорода является двигатель внутреннего сгорания. В качестве исходного топлива используют водород и кислород, подаваемые в камеру сгорания из накопительных емкостей. Отработанные газы в виде перегретого пара направляют непосредственно в термохимический реактор. Получаемые в результате термохимического цикла водород и кислород направляют в систему питания двигателя через накопительные емкости. Реактор герметизирован и термоизолирован от внешней среды. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к способам работы двигателей внутреннего сгорания, использующих газообразное топливо.

Известен способ совершенствования процесса сгорания топлива в двигателях внутреннего сгорания, включающий получение водорода в электролизере на борту транспортного средства и подачу в камеру сгорания топливно-воздушной смеси и водорода, причем водород получают отдельно от кислорода и вводят его в топливно-воздушную смесь при отношении массы водорода к массе основного топлива в режиме холостого хода в диапазоне 0,01-0,04, а топливно-воздушная смесь обедняется до коэффициента избытка воздуха α=1,2-1,4 (см. RU 2167317 С2, МПК F 02 B 43/12, 2001 г.).

Известен способ работы двигателей внутреннего сгорания, включающий подачу основного топлива в камеру сгорания двигателя с последующим его сгоранием и перепуск отработавших газов по выпускному тракту двигателя с возможностью теплообмена с полостями реактора и испарителя воды и последующим их отводом в атмосферу, подачу воды из емкости с водой в испаритель, перепуск полученного пара из испарителя в реактор, осуществление в последнем реакции взаимодействия водяного пара с углеродосодержащим компонентом с получением конвертированного газа, направляемого в камеру сгорания двигателя (см. RU 2070978 С1, МПК F 02 B 43/10, 1996 г.).

Недостатком известных способов является недостаточная экономичность, обусловленная неполным использованием тепла выпускных газов, а также недостаточная экологическая чистота, обусловленная использованием углеводородного топлива и отводом в атмосферу части отработавших газов.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа является способ получения технического водорода и его использование в двигателях внутреннего сгорания, содержащий термохимический цикл разложения воды, причем источником теплоты для термохимической реакции и потребителем водорода является двигатель внутреннего сгорания, отработанные газы которого нагревают реактор до 900-950°С, затем сокращают подачу углеводородного топлива и включают подачу воды из бака, а выделенный водород охлаждается до 450-480°С и поступает во впускной трубопровод двигателя, где смешивается с обедненной горючей смесью (см. RU 2179251 С2, МПК 43/10, 2002 г.).

К недостаткам данного способа следует отнести недостаточную экологическую чистоту, обусловленную использованием углеводородного топлива, в результате неполного сгорания которого образуются токсичные продукты, загрязняющие атмосферу. Кроме того, отработанные газы используются лишь для нагрева термохимического реактора, что снижает экономичность процесса, реализующего данный способ.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание способа получения топлива для двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающего высокую экономичность двигателя и его экологическую чистоту.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе получения топлива для двигателя внутреннего сгорания, содержащем термохимический цикл разложения воды, причем источником теплоты для термохимической реакции и потребителем водорода является двигатель внутреннего сгорания, особенность состоит в том, что в качестве исходного топлива используют водород и кислород, подаваемые в камеру сгорания из накопительных емкостей, отработанные газы в виде перегретого пара направляют непосредственно в термохимический реактор, а получаемые в результате термохимического цикла водород и кислород направляют в систему питания двигателя через накопительные емкости, при этом термохимический реактор герметизирован и термоизолирован от внешней среды.

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат.

Использование в качестве исходного топлива водорода и кислорода, подаваемых в камеру сгорания из накопительных емкостей, обеспечивает экологическую чистоту двигателя, реализующего заявляемый способ, поскольку указанные вещества не образуют при сгорании токсичных компонентов.

Отработанные газы в виде перегретого пара, направляемые непосредственно в термохимический реактор, являются рабочим телом для термохимической реакции получения водорода и кислорода и одновременно являются теплоносителем, необходимым для осуществления вышеуказанной реакции, что позволяет повысить экономичность процесса получения топлива для ДВС.

Направление продуктов, получаемых в результате термохимического цикла в систему питания через накопительные емкости, обеспечивает замкнутость цикла получения и использования топлива, что повышает экономические и экологические показатели заявляемого способа.

Герметичность и термоизолированность термохимического реактора от внешней среды позволяют полностью использовать энергию продуктов сгорания, увеличить кпд реактора до 75% и более, а также устранить все виды вредных выбросов.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для реализации способа получения топлива для двигателя внутреннего сгорания.

Принципиальная схема устройства содержит двигатель внутреннего сгорания 1, выпускной трубопровод 2 отработанных газов, термохимический реактор 3, трубопровод водорода 4, гидридный бак 5, являющийся накопительной емкостью для водорода, впускной трубопровод водорода 6, трубопровод кислорода 7, накопительную емкость 8 для кислорода, впускной трубопровод кислорода 9. Гидридный бак 5 и накопительная емкость 8 снабжены соответственно заправочными вентилями 10, 11. Термохимический реактор 3 полностью изолирован от внешней среды.

Перед началом работы двигателя 1 водород и кислород из заправочных емкостей (не показаны) через вентили 10, 11 поступают в накопительные емкости 5, 8, откуда по впускным трубопроводам 6, 9 подводятся в камеру сгорания двигателя 1. Отработанные газы в виде перегретого пара с температурой около 800-1100°С по выпускному трубопроводу 2 поступают в термохимический реактор 3, в котором происходит разложение перегретого пара на водород и кислород с последующим отведением продуктов термохимической реакции по трубопроводам 4, 7 в накопительные емкости 5, 8 соответственно. Далее топливная смесь водорода и кислорода опять поступает в камеру сгорания двигателя 1, а реагенты реактора 3 возвращаются в исходное состояние. Цикл повторяется. Экономия исходного топлива в процессе реализации описываемого способа составляет более 50%.

Замкнутый цикл заявляемого способа позволяет значительно повысить его экономичность путем более полного использования энергии отработавших газов, а также обеспечить получение дешевого и экологически чистого топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Формула изобретения

Способ получения топлива для двигателя внутреннего сгорания, содержащий термохимический цикл разложения воды, причем источником теплоты для термохимической реакции и потребителем водорода является двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что в качестве исходного топлива используют водород и кислород, подаваемые в камеру сгорания из накопительных емкостей, отработанные газы в виде перегретого пара направляют непосредственно в термохимический реактор, а получаемые в результате термохимического цикла водород и кислород направляют в систему питания двигателя через накопительные емкости, при этом реактор герметизирован и термоизолирован от внешней среды.

РИСУНКИ

Рисунок 1