Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям, использующим воду в рабочем цикле. Изобретение позволяет создать экономичный и экологически чистый двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной орган, насос и форсунку для подачи жидкости в цилиндр и свечу зажигания, установленную на головке цилиндра. Цилиндр выполнен с электролизером, который с возможностью подводки постоянного тока к его электродам и с возможностью свободного прохода через него в прямом и обратном направлении электролита и продуктов рабочего процесса установлен в камере сгорания. Выпускной орган выполнен в виде выпускного окна в нижней части цилиндра, форсунка выполнена с кавитатором. Электролизер имеет вид двух электродов-полублоков цилиндрической формы, концентрично и с зазором вписывающихся друг в друга, в которых либо выполнены отверстия, либо которые выполнены полыми из металлической сетки. Форсунка имеет кавитатор, выполненный в виде местного сужения канала. В камере сгорания под электролизером установлена вторая свеча зажигания. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, использующим воду в рабочем цикле.
Известен двухтактный двигатель внутреннего сгорания с кривошипно-камерной продувкой, содержащий цилиндр с прорезанными в нижней его части продувочными окнами, где при перемещении поршня вниз относительно окон происходит рабочий ход и продувка цилиндра, а при перемещении его вверх происходит сжатие и впуск в картер свежего заряда. Для питания используется углеводородное топливо (см. Рытвинский Г.Н., «Знакомьтесь - двигатель», Москва, «Машиностроение», 1993 г., стр.28-29, рис.15).
Недостатком известного двигателя являются значительные расходы на углеводородное топливо и высокая токсичность выхлопа.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с системой охлаждения, впускной, выпускной органы, свечу зажигания, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, насос и форсунку, дозирующую подачу перегретой воды и систему подачи топливовоздушной смеси (см. патент РФ №2044900, опубл. 27.09.1995).
Недостатком данного двигателя является его работа на дорогом углеводородном топливе и высокая токсичность выхлопных газов, отравляющих окружающую среду.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании высокоэкономичного и экологически чистого двухтактного двигателя внутреннего сгорания.
Поставленная задача решается тем, что в двухтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной орган, насос и форсунку для подачи жидкости в цилиндр и свечу зажигания, установленную на головке цилиндра, согласно изобретению, цилиндр выполнен с электролизером, который с возможностью подводки постоянного тока к его электродам и с возможностью свободного прохода через него в прямом и обратном направлении электролита и продуктов рабочего процесса установлен в камере сгорания, выпускной орган выполнен в виде выпускного окна в нижней части цилиндра, форсунка выполнена с кавитатором. Электролизер имеет вид двух электродов-полублоков цилиндрической формы, концентрично и с зазором вписывающихся друг в друга, в которых либо выполнены отверстия, либо которые выполнены полыми из металлической сетки. Форсунка имеет кавитатор, выполненный в виде местного сужения канала. В камере сгорания под электролизером установлена вторая свеча зажигания. В качестве жидкости используется электролит.
Чертежи, поясняющие изобретение:
фиг.1 - схематичный разрез двигателя,
фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1,
фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.1,
фиг.4 - схематичный разрез кавитатора.
Пример выполнения предлагаемого технического решения.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 (фиг.1-3) с системой охлаждения (не показана) и с прорезанными в нижней его части выпускными окнами 2, поршень 3 и головку цилиндра 4, образующие камеру сгорания 5. В камере сгорания установлен электролизер 6, выполненный из металла, например, либо из листового никеля с отверстиями 7, либо из никелевой сетки в виде двух электродов-полублоков 8 и 9 цилиндрической формы, которые своими элементами 10 концентрично и с зазором 11 вписываются друг в друга. Электроды-полублоки друг от друга изолированы диэлектрической прокладкой 12 и питаются от источника постоянного тока, например от бортового аккумулятора 13. Двигатель также содержит две свечи зажигания 14, насос высокого давления 15, форсунку 16 для подачи электролита из электролитного бака 21 в цилиндр. Одна из свечей установлена в головке цилиндра, а другая - на цилиндре под электролизером. Насос высокого давления 15 кинематически или через блок управления связан с кривошипно-шатунным механизмом (не показан). Форсунка 16 выполнена с кавитатором 17 (фиг.4) в виде местного сужения 18 ее канала 19.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.
Перед пуском двигателя электролитный бак 21 заправляют электролитом, например водным раствором едкого кали, и на электроды-полублоки 8 и 9 подают постоянный ток, например, от аккумулятора 13. Поршень 3 от НМТ перемещается к ВМТ. После перехода им выпускных окон 2 в нижней части цилиндра 1 начинается сжатие и сразу насос высокого давления 15 забирает из электролитного бака 21 цикловую дозу электролита и под давлением, например, 2 МПа (20 атм) через форсунку 16 с кавитатором 17 впрыскивает ее в электролизер 6 в цилиндре 1. В кавитаторе 17, в местном сужении 18 канала 19 форсунки 16, скорость впрыскиваемого электролита резко возрастает, а давление падает до критического значения, и схлопывание образовавшихся в кавитационной зоне 20 пузырей приводит к тончайшему распыливанию электролита и к диссоциации - разложению воды на водород и кислород. Затем за счет протекания тока в электролизере 6 через оставшийся от предыдущего цикла и свежераспыленный в цилиндр 1 электролит происходит разложение воды на водород и кислород. В цилиндре 1 происходит образование и подготовка горючей смеси к воспламенению.
При подходе поршня 3 к ВМТ свечи зажигания 14 электрической искрой поджигают подготовленную к воспламенению рабочую смесь. Расширяющиеся в цилиндре 1 газы создают давление над поршнем 3, под действием которого поршень 3 перемещается вниз к НМТ, происходит рабочий ход, и при переходе поршня 3 выпускных окон 2 происходит освобождение цилиндра 1 от отработавших газов, и циклы повторяются. Таким образом, за два хода поршня 3 - за один оборот коленчатого вала в двигателе совершается полный рабочий цикл. При этом двигатель, его цилиндр 1, головка цилиндра 4 и электролизер 6 охлаждаются жидкостной или воздушной системой охлаждения (не показана).
Предлагаемый двухтактный двигатель внутреннего сгорания в эксплуатации высоко экономичен и экологически чист, найдет широкое применение, преимущественно на транспорте.
1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной орган, насос и форсунку для подачи жидкости в цилиндр и свечу зажигания, установленную на головке цилиндра, отличающийся тем, что цилиндр выполнен с электролизером, который с возможностью подводки постоянного тока к его электродам и с возможностью свободного прохода через него в прямом и обратном направлении электролита и продуктов рабочего процесса установлен в камере сгорания, выпускной орган выполнен в виде выпускного окна в нижней части цилиндра, форсунка выполнена с кавитатором.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что электролизер имеет вид двух электродов-полублоков цилиндрической формы, концентрично и с зазором вписывающихся друг в друга, в которых либо выполнены отверстия, либо они выполнены полыми из металлической сетки.
3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что форсунка имеет кавитатор, выполненный в виде местного сужения канала.
4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в камере сгорания под электролизером установлена вторая свеча зажигания.
