Спосіб спалювання палива у двигунах внутрішнього згоряння

1. Спосіб спалення палива у двигунах внутрішнього згоряння, що включає допалювання палива за допомогою каталізатора, який відрізняється тим, що шаром каталізатора покривають повністю або частково внутрішню поверхню камери згоряння. 2. Спосіб за п.°1, який відрізняється тим, що як паливо використовують бензин, дизпаливо, авіаційний гас, мазут, сиру нафту, спирти, газоподібний вуглеводень та його суміші з рідким паливом тощо. 3. Спосіб за п.°1, який відрізняється тим, що шаром каталізатора покривають повністю або частково всі складові частини камери згоряння - поршень, клапани, свічки запалювання, форсунки тощо. U 2 (19) 1 3 16680 4 видів палива, що спряжено з серйозною перебуПоставлену задачу вирішують тим, що у сподовою виробництва і великими капіталовкладенсобі спалювання палива у двигунах внутрішнього нями. Другий напрямок орієнтовано на каталітичне згоряння, який включає допалювання палива за допалювання токсичних компонентів відпрацьовадопомогою каталізатора, згідно з корисною моних газів, яке відбувається за межею камери згоделлю, шаром каталізатора покривають повністю ряння у додатковому пристрої. По цьому енергія, або частково внутрішню поверхню камери згояка виділяється в процесі каталітичного допалюряння. вання, без користі втрачається. Як паливо використовують бензин, дизпаливо, Відомо способи каталітичної нейтралізації гаавіаційний гас, мазут, сиру нафту, спирти, газопозів, що відходять від транспорту і стаціонарних дібний вуглеводень та його суміші з рідким палидвигунів, за допомогою гранульованого каталітичвом тощо. ного нейтралізатора відпрацьованих газів, в якому Шаром каталізатора покривають повністю або гранули виконано пористими на основі мінералу частково всі складові частини камери згоряння цеоліт [патент UA №55728A, F01N3/28, 2002]; за поршень, клапани, свічки запалювання, форсунки допомогою каталітичного газоочисника ДВЗ, що тощо. складається з корпусу з вхідним та вихідним отвоШаром каталізатора покривають систему вирами та реакційною камерою, заповненою каталідалення продуктів згоряння. затором, обмеженою вхідною і вихідною газорозШаром каталізатора покривають робочі поверподільними решітками [а.с. №1502861, F01N3/08, хні двигуна, що контактують з продуктами згорян1988]; ня палива, - сопловий апарат, лопатки турбіни Існують способи на основі використання кататощо. літичного ефекту металів платинової групи. Як каталізатор використовують метали восьВідома каталітична система платинових спірамої групи Періодичної системи хімічних елементів лей з підігріванням їх та очищенням [Попова Н.М. в чистому вигляді і в сплавах, їх окисли, промотоКатализаторы очистки выхлопных газов автотранвані міддю, сріблом, церієм. спорта - Алма-Ата: Наука, 1987]. Як складові каталізатора застосовують сполуНайближчим до корисної моделі, що заявляки з киснем магнію, алюмінію, марганцю, хрому, ється, є спосіб каталітичної нейтралізації газів, що ванадію тощо. відходять від автотранспорту, на пористих носіях Різні деталі двигуна або його частини можуть із збільшенням протитиску за допомогою каталізапокривати шаром каталізатора різного складу і тора, нанесеного на поверхню трубок, які закріпспіввідношень. лені на проволоці в корпусі чи кульок, які зібрані в Шар каталізатора можуть наносити напилюкасети. Як каталізатор використовують платину в ванням, хімічним або електрохімічним осадженням кількості 4г на 1кг трубчатого пористого каталізатощо. тора і 2г на 1кг кулькового каталізатора [ВаршавсШар каталізатора можуть наносити товщиною кий И.Л., Малов Р.В. Как обезвредить отработаввід мономолекулярного шару до шару деталі із шие газы автомобиля - M., Транспорт, 1968, суцільного металу, сплаву або відповідної споС.78-82]. луки. Використання каталітичних нейтралізаторів Шар каталізатора може становити від 1 до призводить до збільшення опору вихлопної систе100% поверхні деталі, на яку його наносять. ми і, як наслідок, до зниження потужності ДВЗ. Спосіб, що пропонується, дозволяє завдяки Крім того, довга дія високих температур, при яких суміщенню в одному пристрою процесу згоряння працює нейтралізатор і вібрації, змінює структуру та допалювання знизити токсичні викиди в атмосносія каталізатора та стан каталітичного компонеферу та зекономити пальне. нта на поверхні носія, приводячи до дезактивації Через нанесення шару каталізатора на деталі каталітичної системи і зменшення терміну її роДВЗ знижуються вимоги до якості палива. Крім боти. того, спосіб дозволяє збільшити потужність і довУсі зазначені пристрої установлюють за меговічність ДВЗ. жами ДВЗ, тому вони не впливають на процес гоКорисна модель, що заявляється, пояснюєтьріння робочої суміші в камері згоряння ДВЗ, а лися кресленнями ДВЗ: ше на вже утворені в процесі згоряння токсичні на Фіг.1 зображено карбюраторний поршневий викиди. До того ж, вони мають досить складні двигун; конструкції. на Фіг.2 - дизельний поршневий двигун; Основною причиною наявності у вихлопних гана Фіг.3 - газотурбінний двигун; зах токсичних окису вуглецю і органічних сполук є на Фіг.4 - реактивний двигун. недосконалі умови горіння робочої суміші у камері Двигун внутрішнього згоряння містить камеру згоряння ДВЗ. Недопалювання обумовлено холозгоряння 1, систему видалення продуктів згоряння дними стінками поверхні камери згоряння, на яких 2 (Фіг.1, 2, 3, 4) внутрішні поверхні яких, а також обриваються реакції ланцюгового процесу горіння робочі поверхні двигуна, що контактують з продукпалива. тами згоряння, повністю або частково покриті шаВ основу корисної моделі поставлено задачу ром каталізатора 3. Камера згоряння поршневих зниження токсичних викидів в атмосферу, еконодвигунів (Фіг.1, 2) складається з циліндру 4, головмію пального та зменшення вимог до його якості, а ки 5, поршня 6, клапанів 7, свічі запалювання 8 також збільшення потужності та довговічності ДВЗ (Фіг.1) або форсунки 9 (Фіг.2). Поверхні двигуна, шляхом суміщення процесу згоряння та допалющо контактують з продуктами згоряння, крім камевання в одному пристрої. ри згоряння, - це лопатки 10 турбіни 11 та сопло 5 16680 6 вий апарат 12 (Фіг.3, 4,). згоряння контактують з клапаном 7 або сопловим Спосіб здійснюють наступним чином. апаратом 12 і лопатками 10 та поверхнею системи Внутрішні поверхні камери згорянні 1 та її видалення продуктів згоряння 2, що покриті шаром складові частини, системи видалення продуктів каталізатора 3, на поверхні яких відбувається дозгоряння 2, робочі поверхні двигуна, що контактупалювання залишків не тільки CO, що утворилися ють з продуктами згоряння, - лопатки 10 турбіни, в інших частинах об'єму камери згоряння 1, але й сопловий апарат 12 покривають будь-яким відоСхНy, сажі та інших сполук. Всього виявлено на мим способом (напилюванням, хімічним або елексьогоднішній день більше 1000 недопалених спотрохімічним осадженням тощо) шаром каталізатолук. Наявність каталізатора 3 на поверхні поршня ра. Товщина каталітичного шару не має суттєвого 6, головки 5 робочого циліндра 4, клапанів 7 та впливу на процеси, які відбуваються при каталітисвічок 8 або форсунки 9 попереджує „за коксуванчному допалюванні продуктів згоряння, і може ня” (утворення нагару) на них. Двигун внутрішньоколиватися від мономолекулярного шару до деталі го згоряння, деталі якого покрито шаром каталізаіз суцільного металу, сплаву або відповідної спотора, буде значно менше вимогливим до якості луки. Товщина шару залежить від типу двигуна, палива (бензину, солярного масла). його потужності і, в кінцевому підсумку, від співвідКорисна модель ілюструється прикладами. ношення вартості нанесеного покриття та терміну Приклад 1. його експлуатації без погіршення якісних характеУ лабораторному реакторі, що імітує камеру ристик. згоряння карбюраторного двигуна, були проведені Після займання палива у камері згоряння годосліди по спалюванню наважки бензину АИ-92 ріння розповсюджується на весь об'єм і закінчупри надлишковому тиску 12,5атм (1,25МПа) у приється на стінках камери згоряння та її складових сутності каталізатора і без нього. Як каталізатор частинах 1. При горінні палива відбуваються різні використовували сітку, виготовлену з трьох грамів хімічні реакції. Одним з проміжних продуктів горінпаладієвої проволоки. Наважку бензину розміщуня є оксид вуглецю CO і чистий вуглець. При досявали на дні реактора на часовому склі. Зібраний гненні фронтом полум'я стінок, покритих шаром реактор нагрівали у водяній бані до 97°С і через каталізатора 3, процес горіння завдяки каталізатопевний час паливну суміш підпалювали за допору 3 відбувається до кінця - вуглець, СО та вуглемогою автомобільної свічки. Отримані гази аналіводень СхНy доокислюються в СО2 та Н2О. Під час зували на наявність СО. Результати дослідів навидалення продуктів згоряння з камери 1 продукти ведені у таблиці 1. Таблиця № п/п 1 2 3 4 Наважка бензину, мг 20 40 20 40 Каталізатор відсутній відсутній Pd проволока Pd проволока Тиск надлишковий, атм (Мпа) 12,5 (1,25) 12,5 (1,25) 12,5 (1,25) 12,5 (1,25) Приклад 2. Деталі двигуна ВАЗ-2103 об'ємом 1,5л були покриті шаром паладію. За допомогою газоаналізатора вимірювали вміст СО у викидних газах на режимах холостого ходу та під навантаженням (3000об/хв.) на четвертій передачі. У таблиці 2 Вміст СО, % 1,52 3,02 Сліди 0,18 Примітка перезбагачена суміш перезбагачена суміш наведені результати цих випробувань. Для порівняння на тих же режимах вимірювали вміст СО у викидних газах двигуна ВАЗ-2103 до нанесення покриття і двигуна автомобіля Nubira-3 об'ємом 1,6л, що обладнаний каталітичним допалювачем. Таблиця 2 № п/п Об'єкт випробування 1 Двигун ВАЗ-2103 без покриття Nubira-3, що оснащена каталітичним допалювачем Двигун ВАЗ-2103 з покриттям паладієм 2 3 Вміст СО у викидних газах % Холостий хід Під навантаженням 0,65 0,8 Приклад 3. Деталі двигуна ВАЗ-2103, за винятком поршнів, були покриті шаром паладію. Верхні частини поршнів були покриті шаром оксиду Со3О4. Методика іспитів така ж, як у прикладі 2. Вміст оксиду Примітка Бензин АИ-92 0,15 0,2 Бензин АИ-95 0,1 0,15 Бензин АИ-92 вуглецю в режимі холостого ходу складав 0,1%, а під навантаженням при 3000об/хв. - 0,14%. Таким чином, вищенаведена система покриття виявила таку ж ефективність, як і в прикладі 2. 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 16680 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601