Патент на изобретение №2253027

(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям, работающим на водороде. Данное изобретение позволяет создать экономичный и экологически чистый двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, выпускной клапан, свечу зажигания, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, источник водорода и кислорода и форсунку с источником давления подачи электролита. Источник водорода и кислорода выполнен в виде электролизера, установленного в камере сгорания, с подводкой питания к его электродам от источника постоянного тока, с возможностью свободного прохода через него распыленного электролита и разложения воды на кислород и водород, при протекании постоянного электрического тока через электролит. Электролизер выполнен из металла с отверстиями или из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков, своими пластинами концентрично и с зазором вписывающимися друг в друга. Источник давления подачи электролита выполнен в виде насоса высокого давления. Форсунка выполнена с кавитатором. 3 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 кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, системы охлаждения, смазки, питания и зажигания. Для питания двигателя используется преимущественно бензин, дизельное топливо (B.C.Калисский и др., ““Автомобиль” Учебник водителя третьего класса”, Транспорт, Москва, 1973 г., стр.8-12).

Недостатками известного двигателя являются значительные эксплуатационные расходы из-за дороговизны углеводородного топлива и высокая токсичность выхлопных газов.

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 водяным реактором, и с воздуховпускным трубопроводом двигателя. Собирающийся в газовой полости водонагревателя водород через воздуховпускной трубопровод поступает в камеру сгорания (А.с. СССР №1071791, 3 л., 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.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень, впускной и 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 свечей зажигания и через боковой канал производит подачу порции водорода, чем и зажигает обедненную смесь (Патент РФ №2157892, опубл. 27.06.2000, 5 л.).

Недостатком аналога является сложность конструкции из-за двух систем подачи двух видов топлив, наличия источника водорода, расходов на нефтяное топливо и высокую токсичность выхлопа.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании высоко экономичного и экологически чистого двигателя внутреннего сгорания.

Поставленная задача решается в двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, выпускной клапан, свечу зажигания, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, источник водорода и кислорода и форсунку с источником давления подачи электролита. Согласно изобретению источник водорода и кислорода выполнен в виде электролизера, установленного в камере сгорания, с подводкой питания к его электродам от источника постоянного тока, с возможностью свободного прохода через него тончайше распыленного электролита, и разложения воды на кислород и водород, при протекании постоянного электрического тока через электролит.

Электролизер может быть выполнен из металла с отверстиями или из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков, своими пластинами концентрично и с зазором вписывающимися друг в друга.

Источник давления подачи электролита в форсунку выполнен в виде насоса высокого давления, например плунжерного, который кинематически связан с кривошипно-шатунным механизмом.

Форсунка, предназначенная для подачи и распиливания цикловой дозы электролита, например водного раствора едкого кали в электролизер – в камеру сгорания, может быть выполнена с кавитатором, в виде местного сужения канала – соплом.

Чертежи, поясняющие заявленное изобретение.

Фиг.1 – схематичный разрез двигателя;

фиг.2 – разрез 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 решения.

Двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 с рубашкой охлаждения 2, выпускной клапан 3 с принудительным приводом, поршень 4, связанный с кривошипно-шатунным механизмом 5, и свечу зажигания 6, образующие камеру сгорания 7. Источник водорода и кислорода выполнен в виде электролизера 8 из металла, например, из никеля, с отверстиями 9 или из металлической сетки. Электролизер состоит из двух электродов-полублоков 10 и 11, своими пластинами 12 концентрично и с зазором 13 вписывающимися друг в друга. Электролизер съемно установлен в камере сгорания цилиндра, а его полублоки изолированы друг от друга и от цилиндра прокладкой 14. Питание на электроды поступает от источника тока 15. Двигатель также содержит источник давления подачи электролита – насос 16, топливный бак 17 и форсунку 18, выполненную с кавитатором, 19 в виде местного сужения 20 канала 21 – соплом и с кавитационной зоной 22.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Перед началом работы топливный бак 17 заправляют электролитом, например водным раствором едкого кали, и на электролизер 8 подают ток. Первый такт – впуск. Поршень 4 перемещается от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 3 закрыт. В цилиндре 1 с рубашкой охлаждения 2, создается разрежение. Топливный насос 16 забирает из бака 17 цикловую дозу электролита и под давлением, например, 2 МПа (20 атм) через форсунку 18 впрыскивает ее в электролизер 8. В форсунке 18 благодаря кавитатору 19 в местном сужении 20 капала 21 – соплом скорость впрыскиваемого электролита резко возрастает, давление падает до критического значения и схлопывание образовавшихся в кавитационной зоне 22 пузырей приводит к диссоциации – разложению воды на водород и кислород и к тончайшему распиливанию электролита, что улучшает работу устройства. Тончайше распыленный электролит через отверстия 9 и зазоры 13 между пластинами или через сетчатые полублоки-электроды 10 и 11 свободно проходит туда и обратно, и контактирует с обширной поверхностью электролизера 8. Затем при протекании постоянного тока от источника 15, через распыленный электролит происходит электролиз – разложение волы на водород и кислород. В дальнейшем процесс работы двигателя ничем не отличается от работы любого двигателя внутреннего сгорания – такты: сжатие; рабочий ход; выпуск происходят в своей последовательности и циклы повторяются.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, выпускной клапан, свечу зажигания, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, источник водорода и кислорода и форсунку с источником давления подачи электролита, отличающийся тем, что источник водорода и кислорода выполнен в виде электролизера, установленного в камере сгорания, с подводкой питания к его электродам от источника постоянного тока, с возможностью свободного прохода через него распыленного электролита и разложения воды на кислород и водород при протекании постоянного электрического тока через электролит.

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 концентрично и с зазором вписывающимися друг в друга.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что источник давления подачи электролита выполнен в виде насоса высокого давления.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что форсунка выполнена с кавитатором.

РИСУНКИ