Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям, работающим на водороде. Изобретение позволяет повысить эффективность системы зажигания. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр с системой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер, установленный в камере сгорания, насос высокого давления и форсунку с кавитатором для подачи цикловой дозы электролита в электролизер и систему зажигания. Система зажигания выполнена в виде электродов с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой (электрической) дуги. Электроды установлены в камере сгорания. Под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует и воспламеняется. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, и может быть широко использовано в двигателестроении.
Известен четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, систему охлаждения, поршень, выполненный с герметичной полостью и с возможностью доступа в нее, где установлены впускной самодействующий клапан, электролизер с подводкой постоянного тока от источника к его электродам и форсунка с кавитатором и подводкой водного раствора электролита от насоса высокого давления и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, и систему зажигания со свечой зажигания, установленной в головке цилиндра /Патент РФ №2239705, опубл. 10.11.2004/.
Недостатком известного двигателя является низкая эффективность свечи зажигания для воспламенения насыщенной водяными парами рабочей смеси.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с системой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него в прямом и обратном направлении электролита /водного раствора электролита/ и продуктов рабочего процесса, установленный в камере сгорания, насос высокого давления и форсунку с кавитатором для подачи цикловой дозы электролита в электролизер и систему зажигания со свечей зажигания, установленной в головке цилиндра /Патент РФ. №253027, опубл. 27.05.2005/.
Недостатком известного двигателя является низкая эффективность системы искрового зажигания для зажигания насыщенной водяными парами рабочей смеси.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности системы зажигания двигателя.
Поставленная задача решается тем, что в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с системой охлаждения, например жидкостной, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него в прямом и обратном направлении электролита /водного раствора электролита/ и продуктов рабочего процесса, установленный в камере сгорания, насос высокого давления и форсунку с кавитатором для подачи цикловой дозы электролита в электролизер и систему зажигания. Согласно изобретению система зажигания выполнена в виде электродов с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой /электрической/ дуги. Причем электроды установлены в камере сгорания. Под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует и воспламеняется. При этом активная вставка электрода может быть выполнена либо из монолитного тугоплавкого материала, например из медно-вольфрамового сплава, либо может быть выполнена полой из того же материала и изнутри охлаждаемой жидкостью, например, подведенной по трубке из системы охлаждения двигателя. Держатель активной вставки электрода, регулирующего зазор, может быть установлен в корпусе электрода на резьбе с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой. Держатель активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, может быть установлен в корпусе электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины и распределительно-кулачкового вала, связанного с газораспределительным механизмом двигателя. Подача постоянного тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги может быть выполнено замыканием и размыканием контактов прерывателя-распределителя.
Сущность изобретения показана на чертежах, где
фиг.1 - схематичный разрез двигателя;
фиг.2 - схематичный разрез полой активной вставки электрода.
Пример выполнения предлагаемого решения. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 с системой охлаждения /не показано/, поршень 2 и головку цилиндра 3, образующие камеру сгорания 4, выпускной клапан 5, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер 6 с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, например, от аккумулятора 7, установленный в камере сгорания, насос 8 высокого давления и форсунку 9 с кавитатором /не показано/. Двигатель содержит также систему зажигания, выполненную в виде электродов 10 и 11, установленных в камере сгорания. При этом активная вставка 12 электрода может быть выполнена либо из монолитного тугоплавкого материала, либо с полостью 13, охлаждаемой изнутри жидкостью, подведенной по трубке 14 из системы охлаждения двигателя. Держатель 15 активной вставки электрода, регулирующего зазор, установлен в корпусе 16 электрода на резьбе с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой 17. Держатель 18 активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, установлен в корпусе 19 электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины 20 и распределительно-кулачкового вала 21, связанного с газораспределительным механизмом двигателя. Подача постоянного тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги выполнено замыканием и размыканием контактов /не показано/ прерывателя-распределителя 22. С двигателем соединен электролитный бак 23 для хранения запаса электролита /водного раствора электролита/, например, водного раствора едкого кали.
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.
Перед пуском двигателя электролитный бак 23 заправляют электролитом /водным раствором электролита/, например, водным раствором едкого кали. Вкручивая или выкручивая по резьбе корпуса 16 держатель 15 активной вставки электрода 10, регулирующего зазор, устанавливают зазор между активными вставками 12 электродов 10 и 11 вольтовой дуги, держатель 15 фиксируют контргайкой 17. Затем, например, включением зажигания через замкнутые контакты /не показано/ прерывателя-распределителя 22 на электроды 10 и 11 вольтовой дуги подают постоянный ток, например силой 3-4 А, и на электролизер 6 подают постоянный ток, например, от бортового аккумулятора 7.
Первый такт - впуск. Поршень 2 от ВМТ перемещается к НМТ. Выпускной клапан 5 закрыт.В цилиндре 1 с системой охлаждения, например жидкостной, создается разрежение. Насос высокого давления 8 забирает из электролитного бака 23 цикловую дозу электролита и через форсунку 9 с кавитатором впрыскивает ее в камеру сгорания 4, где установлены электроды 10 и 11 вольтовой /электрической/ дуги и электролизер 6. В кавитаторе форсунки 9 происходит диссоциация впрыскиваемого электролита и его тончайшее распыливание. Затем электролит и продукты рабочего процесса свободно, в прямом и обратном направлении проходят через электролизер 6. За счет подачи постоянного тока на электроды электролизера 6 и электроды 10 и 11 вольтовой дуги происходит электролиз.
Второй такт - сжатие. Поршень 2 от НМТ перемещается к ВМТ. Выпускной клапан 5 закрыт.В цилиндре 1 происходит сжатие.
Третий такт - рабочий ход. Выпускной клапан 5 закрыт. Распределительно-кулачковый вал 21 и пружина 20 зажигающего вольтовую дугу электрода 11 возвратно-поступательно, до соприкосновения активных вставок 12 электродов 10 и 11 вольтовой дуги перемещают держатель 18 активной вставки и зажигают вольтовую дугу, под действием которой рабочая смесь в камере сгорания 4 диссоциирует и воспламеняется. Давление над поршнем в камере сгорания резко повышается, под действием которого поршень 2 от ВМТ перемещается к НМТ. Затем размыканием контактов /не показано/ прерывателя-распределителя 22 кратковременно прерывают подачу постоянного тока на электроды 10 и 11 вольтовой дуги и тушат ее, после чего контакты прерывателя-распределителя 22 вновь замыкаются и постоянный ток опять поступает на электроды вольтовой дуги.
Четвертый такт - выпуск. Поршень 2 от НМТ перемещается к ВМТ. Выпускной клапан 5, связанный с газораспределительным механизмом, открывается, и цилиндр 1 освобождается от отработавших продуктов, и циклы повторяются. Причем цилиндр 1, электролизер 6 и электроды 10 и 11 вольтовой дуги охлаждаются, например, жидкостной системой охлаждения двигателя. При этом полые активные вставки 12 электродов вольтовой дуги могут изнутри охлаждаться жидкостью, подведенной по трубкам 14 в полость 13 из системы охлаждения двигателя.
Предлагаемое изобретение повышает эффективность работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, найдет широкое применение в двигателестроении.
1. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с системой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, связанный с газораспределительным механизмом, электролизер с возможностью подводки постоянного тока к его электродам, свободного прохода через него в прямом и обратном направлениях электролита /водного раствора электролита/продуктов рабочего процесса, установленный в камере сгорания, насос высокого давления и форсунку с кавитатором для подачи цикловой дозы электролита в электролизер и систему зажигания, отличающийся тем, что система зажигания выполнена в виде электродов с возможностью регулирования зазора между ними, подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой (электрической) дуги, причем электроды установлены в камере сгорания, под действием вольтовой дуги рабочая смесь в камере сгорания диссоциирует и воспламеняется.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что активная вставка электрода выполнена из монолитного тугоплавкого материала.
3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что активная вставка электрода выполнена полой из тугоплавкого материала и изнутри охлаждаемой жидкостью.
4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что держатель активной вставки электрода, регулирующего зазор, установлен в корпусе электрода на резьбе с возможностью регулирования зазора между электродами и фиксации держателя активной вставки контргайкой.
5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что держатель активной вставки электрода, зажигающего вольтовую дугу, установлен в корпусе электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения в момент зажигания вольтовой дуги за счет пружины и распределительно-кулачкового вала, связанного с газораспределительным механизмом двигателя.
6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подача тока на электроды вольтовой дуги и кратковременное прерывание подачи тока при тушении вольтовой дуги выполнено замыканием и размыканием контактов прерывателя-распределителя.
