Двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, работающим на водороде. Изобретение позволяет создать экономичный и экологически чистый двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, впускной, выпускной клапаны, свечу зажигания, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, источник водорода и кислорода, форсунку и источник давления подачи электролита. Источник водорода и кислорода выполнен в виде электролизера в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения, с отсекателем и дросселем в выходном патрубке, с электродами, имеющими подводку тока от источника постоянного тока, и с циркуляционным контуром электролита, выполненным в виде насоса и форсунки с кавитатором. Электролизер выполнен с возможностью свободного прохода через него рабочего тела и разложения воды на водород и кислород и с возможностью регулируемой подачи полученной газовой смеси во впускной патрубок каждого цилиндра. Электролизер съемно установлен на двигателе. Источник давления подачи электролита выполнен в виде насоса и форсунки с кавитатором. Электролизер выполнен из металла с отверстиями или из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков, своими пластинами прямоугольной формы с зазором вписывающимися друг в друга. Кавитатор выполнен в виде местного сужения канала форсунки - соплом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, и может быть широко использовано в двигателестроении.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с полостью охлаждения, водоохладитель, насос, водородный реактор с энергоаккумулирующим веществом, бак с водой, через нагнетатель сообщенный с водородным реактором, и водонагреватель, трубопроводом соединенный с водородным реактором и воздуховпускным трубопроводом двигателя. Собирающийся в газовой полости водонагревателя водород через воздуховпускной трубопровод поступает в камеру сгорания (см. А.с. СССР №1071791, опубл. 07.02.1984).
Недостатком известного двигателя является сложная, материалоемкая - ненадежная конструкция, которую из-за громоздкости невозможно эксплуатировать в качестве силовой установки, например на легковом автомобильном транспорте, а использование воздуха в качестве окислителя делает двигатель токсичным.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень, впускной, выпускной клапаны, свечу зажигания и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, систему подачи нефтяного топлива с воздухом и источник водорода с форсункой его подачи. Форсунка установлена рядом со свечой зажигания и через боковой канал производит подачу порции водорода, чем способствует зажиганию обедненной смеси в цилиндре и экономии топлива (см. Патент РФ №2151892, опубл. 27.06.2000).
Недостатком аналога является сложная конструкция из-за наличия двух систем подачи двух топлив, в том числе водорода из баллона, высокая стоимость нефтяного топлива и высокая токсичность выхлопных газов.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании высокоэкономичного и экологически чистого двигателя внутреннего сгорания.
Поставленная задача решается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, впускной, выпускной клапаны, свечу зажигания, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, источник водорода и кислорода, форсунку и источник давления подачи электролита, согласно изобретению источник водорода и кислорода выполнен в виде электролизера в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения, с отсекателем и дросселем в выходном патрубке, с электродами, имеющими подводку тока от источника постоянного тока, и с циркуляционным контуром электролита, выполненным в виде насоса и форсунки с кавитатором, с возможностью свободного прохода через него рабочего тела и разложения воды на водород и кислород и с возможностью регулируемой подачи полученной газовой смеси во впускной патрубок каждого цилиндра, электролизер съемно установлен на двигателе, источник давления подачи электролита выполнен в виде насоса и форсунки с кавитатором.
Электролизер выполнен из металла с отверстиями или из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков, своими пластинами прямоугольной формы с зазором вписывающимися друг в друга.
Кавитатор выполнен в виде местного сужения канала форсунки - соплом.
Чертежи, поясняющие изобретение:
фиг.1 - схематичный разрез двигателя;
фиг.2. - разрез электролизера по А-А на фиг.1;
фиг.3. - вид по стрелке Б на фиг.1;
фиг.4 - схематичный разрез форсунки в части кавитатора.
Пример выполнения предлагаемого изобретения.
Двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 (фиг.1-3) с рубашкой охлаждения 2, например водяной, впускной клапан 3, выпускной 4, свечу зажигания 5, поршень 6 и головку цилиндра 7, образующие камеру сгорания 8, источник водорода и кислорода. Источник водорода и кислорода выполнен в виде электролизера 9 в герметичном корпусе 10 с рубашкой охлаждения 11, отсекателем 12 и дроссельной заслонкой 13 в выходном патрубке 14, и с циркуляционным контуром 15 электролита, выполненным в виде насоса 16. Насос 16 связан с управлением двигателя и форсунки 17 с кавитатором 18 (фиг.4), выполненным в виде местного сужения 19 канала 20 соплом, с кавитационной зоной 21. Электролизер 9, выполненный с подводкой питания к его электродам от источника 22 постоянного тока, с возможностью свободного прохода через него рабочего тела и с возможностью регулируемой (дроссельной заслонкой) подачи полученной газовой смеси в каждый отдельный впускной патрубок 23 каждого цилиндра, съемно установлен на двигателе. Электролизер 9 при этом может быть выполнен из листового металла с отверстиями 24 (перфорация) или из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков 25 и 26, своими пластинами 27, например, прямоугольной формы (фиг.2-3) с зазором 28 вписывающимися друг в друга. Электроды-полублоки диэлектрической прокладкой 29 изолированы друг от друга. Источник давления подачи цикловой дозы электролита выполнен в виде насоса 30, связанного с управлением двигателя, и форсунки 31, выполненной с кавитатором. С электролизером 9 соединен топливный бак 32. Электролизер 9 содержит пробку 33 для заливки и кран 34 для контроля за уровнем электролита.
В качестве топлива используется электролит, например водный раствор едкого кали.
Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.
Перед началом работы топливный бак 32 (фиг.1-4) заправляют электролитом, например водным раствором едкого кали. Открытием крана 34 контролируют уровень электролита в электролизере 9, при необходимости доливают через пробку 33. При включении блока управления на электроды-полублоки 25, 26 подается биполярный ток от источника 22. Включается циркуляционный контур 15, где насос 16 забирает из донной части электролизера 9 электролит и под давлением, например, 10-20 атм. и через форсунку 17 с кавитатором 18 подает его в донную часть электролизера 9. В результате чего в местном сужении 19 канала 20 форсунки 17 - соплом скорость циркуляции электролита резко возрастает. Давление падает до критического значения и схлопывание образовавшихся в навигационной зоне 21 пузырей приводит к диссоциации - разложению воды на водород и кислород. Затем при протекании постоянного тока от источника 22 через электролит происходит электролиз - разложение воды на водород и кислород. Первый такт - впуск. Поршень 6 от ВМТ перемещается к НМТ. Выпускной клапан 4 закрыт, впускной 3 открыт. Полученную в электролизере 9 электролизом и кавитацией газовую смесь за счет разрежения в цилиндре 1 по выходному патрубку 14 с отсекателем 12, с дозированием дроссельной заслонкой 13 и затем по впускному патрубку 23 с впускным клапаном 3 засасывает в цилиндр 1. При этом топливный насос 30 забирает из топливного бака 32 цикловую дозу электролита и под давлением, например, 10-20 атм. и через форсунку 31 впрыскивает ее в электролизер 9, где в кавитаторе 18 (фиг.4) форсунки 31 происходит вышеописанный процесс разложения воды на водород и кислород. Далее впускной клапан 3 закрывается и в цилиндре 1 происходят такты: сжатие, рабочий ход, выпуск - процесс работы двигателя внутреннего сгорания и циклы повторяются. При взрывах, обратных ударах в цилиндре 1 срабатывает отсекатель 12, а взрывная волна расширяется за счет перемещения поршня 6 и охлаждается.
Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания в эксплуатации высоко экономичен, безопасен и экологически чист. Он найдет широкое применение во всех отраслях народного хозяйства, а преимущественно в автомобильном транспорте.
1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, впускной, выпускной клапаны, свечу зажигания, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, источник водорода и кислорода, форсунку и источник давления подачи электролита, отличающийся тем, что источник водорода и кислорода выполнен в виде электролизера в герметичном корпусе, с рубашкой охлаждения, с отсекателем и дросселем в выходном патрубке, с электродами, имеющими подводку тока от источника постоянного тока, и с циркуляционным контуром электролита, выполненным в виде насоса и форсунки с кавитатором, с возможностью свободного прохода через него рабочего тела и разложения воды на водород и кислород и с возможностью регулируемой подачи полученной газовой смеси во впускной патрубок каждого цилиндра, электролизер съемно установлен на двигателе, источник давления подачи электролита выполнен в виде насоса и форсунки с кавитатором.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что электролизер выполнен из металла с отверстиями или из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков, своими пластинами прямоугольной формы с зазором вписывающимися друг в друга.
3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что кавитатор выполнен в виде местного сужения канала форсунки - соплом.
