Патент на изобретение №2269660

(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям, 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 и 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 из металла в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения и с отсекателем в выпускном патрубке. При этом источник водорода и кислорода выполнен с возможностью подводки питания к его электродам от источника постоянного тока, свободного прохода через него электролита и разложения воды на водород и кислород, а также с возможностью подачи полученной газовой смеси во впускной патрубок цилиндра. Для каждого цилиндра на двигателе установлен источник давления подачи электролита, выполненный в виде насоса высокого давления, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом. Электролизер установлен на двигателе обособленно для каждого цилиндра. Электролизер выполнен с отверстиями или из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков, своими пластинами с зазором вписывающимися друг в друга. Форсунка выполнена с кавитатором в виде местного сужения канала – 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 водяным реактором и с воздухо-впускным трубопроводом двигателя. Собирающийся в газовой полости водонагревателя водород через воздухо-впускной трубопровод поступает в камеру сгорания (А.с. СССР №1071791, опубл. 07.02.1984, 3 л.).

Недостатком известного двигателя является сложная матереалоемкая 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 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 свечой 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 конструкция из-за наличия двух систем подачи двух видов топлив, в том числе водородного, 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 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 из металла в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения и с отсекателем в выпускном патрубке с возможностью подводки питания к его электродам от источника постоянного тока, свободного прохода через него электролита и разложения воды на водород и кислород, а также с возможностью подачи полученной газовой смеси во впускной патрубок цилиндра, для каждого цилиндра на двигателе установлен источник давления подачи электролита, выполненный в виде насоса высокого давления, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом, при этом электролизер установлен на двигателе обособленно для каждого цилиндра. Электролизер может быть выполнен с отверстиями или из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков, своими пластинами с зазором вписывающимися друг в друга. Форсунка может быть выполнена с кавитатором в виде местного сужения канала – соплом.

Чертежи, поясняющие заявленное 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 решения.

Двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 с рубашкой охлаждения 2, впускной клапан 3, выпускной 4, свечу зажигания 5, поршень 6 и головку цилиндра 7, образующие камеру сгорания 8, источник водорода и кислорода, источник давления подачи электролита, форсунку 22, топливный бак 27 и дренаж 28 для продувки электролизера. Источник водорода и кислорода выполнен в виде электролизера 9 в герметичном корпусе 10 с рубашкой охлаждения 11, например, водяной, общей с цилиндром или обособленной, который с подводкой питания от источника 12 постоянного тока, например от бортового аккумулятора к его электродам, обособленно для каждого цилиндра установлен на двигателе. Электролизер 9 выполнен с возможностью свободного прохода через него электролита разложения воды на водород и кислород и получения газовой смеси. Электролизер 9 может быть выполнен из листового металла, например никеля, с отверстиями 13 (перфорация) или из металлической сетки, например никелевой, в виде двух электродов-полублоков 14 и 15, своими пластинами 16 с зазором 17 вписывающимися друг в друга. Электроды-полублоки диэлектрической прокладкой 18 изолированы друг от друга и от корпуса. Для вывода полученной газовой смеси из электролизера и подачи ее в цилиндр выполнен патрубок 19 с отсекателем 20, выполненным, например, в виде самодействующего обратного клапана. Источник давления подачи электролита в электролизер выполнен в виде насоса 21 высокого давления, например плунжерного, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом. Форсунка 22 выполнена с кавитатором 23 в виде местного сужения 24 канала 25 – соплом и с кавитационной зоной 26.

Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Перед началом работы топливный бак 27 заправляют электролитом, например, водным раствором едкого кали, и на электролизер 9 подают постоянный ток от источника 12. Первый такт – впуск. Поршень 6 от ВМТ перемещается к НМТ. Выпускной клапан 4 закрыт, впускной клапан 3 открыт. В цилиндре 1 создается разрежение. Образовавшуюся в электролизере 9 водородно-кислородную смесь по патрубку 19 через отсекатель 20 и впускной клапан 3 засасывает в рабочий объем цилиндра 1, чем создается разрежение в герметичном корпусе 10 с рубашкой охлаждения 11 электролизера 9. Далее впускной клапан 3 закрывается, и в цилиндре 1 происходят такты: сжатие, рабочий ход, выпуск, что и должно соответствовать рабочему циклу четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, и циклы повторяются. В конце такта впуска топливный насос 21 забирает из топливного бака 27 цикловую дозу электролита и под давлением, например, 2 МПа (20 атм), и через форсунку 22 впрыскивает ее в электролизер 9. В форсунке 22 благодаря разрежению в электролизере 9 и кавитатору 23 в местном сужении 24 канала 25 – соплом, скорость впрыскиваемого электролита резко возрастает, а давление падает до критического значения и схлопывание образовавшихся в кавитационной зоне 26 пузырей приводит к диссоциации – разложению воды на водород и кислород и к тончайшему распыливанию электролита, что улучшает работу устройства. Тончайше распыленный электролит через отверстия 13 и зазоры 17 между пластинами 16 или через сетчатые электроды-полублоки 14 и 15 свободно проходит на выход к патрубку 19 и контактирует с поверхностью электролизера 9. Затем при протекании постоянного тока от источника 12 через распыленный электролит происходит электролиз – разложение воды на водород и кислород, и циклы повторяются. При взрыве, обратных ударах в устройстве срабатывает отсекатель 20, а взрывная волна расширяется в цилиндре за счет перемещения поршня 6 и охлаждается, что обеспечивает безопасную работу устройства. При необходимости электролизер 9 продувают или промывают через дренаж 28.

Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания в эксплуатации высокоэкономичен, безопасен и экологически чист, по этим показателям он имеет огромные преимущества перед существующими. Найдет широкое применение преимущественно в автомобильной промышленности.

Формула изобретения

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 из металла в герметичном корпусе с рубашкой охлаждения и с отсекателем в выпускном патрубке с возможностью подводки питания к его электродам от источника постоянного тока, свободного прохода через него электролита и разложения воды на водород и кислород, а также с возможностью подачи полученной газовой смеси во впускной патрубок цилиндра, для каждого цилиндра на двигателе установлен источник давления подачи электролита, выполненный в виде насоса высокого давления, кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом, при этом электролизер установлен на двигателе обособленно для каждого цилиндра.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что электролизер выполнен с отверстиями или из металлической сетки в виде двух электродов-полублоков, своими пластинами с зазором вписывающимися друг в друга.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что форсунка выполнена с кавитатором в виде местного сужения канала – соплом.

РИСУНКИ