Спосіб роботи парового двигуна внутрішньої генерації

1. Спосіб роботи парового двигуна внутрішньої генерації, що полягає у подачі в камеру згоряння автомобільного двигуна палива і 3 80808 безпосередньо подається газоподібний водень і водяний пил, котрі перемішуються в камері із стиснутим повітрям. За таких умов вода переходить у пару при 374°С (критична температура). Енергія пари за цієї температури еквівалентна розвинутому в камері згоряння тиску 22,5МПа. При підведенні енергії, що виділяється в результаті згоряння газоподібного водню, тиск підвищується до 40,0МПа, чого цілком достатньо для роботи двигуна внутрішнього згоряння як роторно-поршневого, так і дизельного. Суттєвими недоліками способу роботи водневого двигуна Ватанабе є такі: 1. Можливість використання як палива лише газоподібного водню, завдяки притаманним йому ідеальним займаючим властивостям у різних негорючих середовищах за умови наявності кисню. 2. Складність конструкції, пов'язана з необхідністю зберігання на борту автомобіля достатнього запасу водню. 3. Складність конструкції системи живлення, пов'язана з необхідністю подачі в камеру згоряння автомобільного двигуна під час такту стиску безпосередньо газоподібного водню. 4. Неможливість використання палив, відмінних від водню (традиційних та альтернативних) внаслідок притаманних їм гірших займаючих властивостей в різних негорючих середовищах за наявності кисню. В основу запропонованого винаходу поставлене завдання у відомому способі роботи парового двигуна внутрішньої генерації, шляхом зміни місця і операцій подачі палива, отримати новий технічний результат, що полягає в покращенні екологічності та ресурсозбереженні (економічності). Поставлене завдання вирішується наступним чином. У відомому способі роботи парового двигуна внутрішньої генерації, що полягає у подачі в камеру згоряння автомобільного двигуна під час такту стиску безпосередньо газоподібного водню і водяного пилу, згідно із запропонованим винаходом, паливо подають у передкамеру основної камери згоряння двигуна або під час такту стиску, або під час такту наповнення, або комбіновано. Всі суттєві відмінні ознаки спрямовані на отримання нового технічного результату, що виражається у покращенні екологічності та ресурсозбереженні. Співставний аналіз запропонованого технічного рішення в порівнянні з відомими на дату подачі заявки рішеннями показує, що за сукупністю суттєвих ознак запропонованому способу роботи парового двигуна внутрішньої генерації притаманні новітність та суттєві відмінності, так як він не має з будь-якими відомими заявнику технічними рішеннями ідентичних відрізняльних ознак. На приведених нижче кресленнях зображені можливі варіанти функціональних схем для реалізації запропонованого способу роботи парового двигуна внутрішньої генерації: фіг.1–на базі форкамерно-факельного двигуна із зовнішнім 4 сумішоутворенням та примусовим займанням від іскрової свічки, обладнаного вентильованою перед камерою; фіг.2–теж саме, проекція збоку; фіг.3–на базі передкамерного дизеля з внутрішнім сумішоутворенням та самозайманням палива від температури стиснутого повітря, обладнаного не вентильованою передкамерою, фіг.4– теж саме, проекція збоку. Схема на фіг.1 включає наступні основні елементи: 1–циліндр (блок циліндрів); 2–головку циліндра (блоку циліндрів); 3–поршень; 4–основну камеру згоряння двигуна; 5–з'єднувальний канал (канали); 6–передкамеру основної камери згоряння; 7–паливну форсунку; 8–впускний клапан передкамери; 9–іскрову свічку запалювання; 10– водяну форсунку; 11– впускний клапан основної камери згоряння двигуна; 12–випускний клапан. Спосіб роботи парового двигуна внутрішньої генерації, згідно із запропонованим винаходом, за схемою на фіг.1, здійснюється таким чином. В процесі руху поршня–3 в циліндрі–1 від верхньої мертвої точки (ВМТ) до нижньої мертвої точки (НМТ) під час такту впуску здійснюється наповнення основної камери згоряння–4 двигуна свіжим повітряним зарядом крізь відкритий впускний клапан–11. Крім того, в основну камеру згоряння–4 проникають і незначні частки горючої суміші крізь з'єднувальний канал–5 з передкамери–6. Паралельно, крізь відкритий впускний клапан–8, здійснюється наповнення передкамери–6 свіжим зарядом горючої суміші. Остання утворюється внаслідок розпилення форсункою–7 палива (наприклад, бензину) у потоці свіжого повітря, що проходить крізь впускний клапан–8. Під час такту стиску, коли поршень–3 рухається в циліндрі–1 від НМТ до ВМТ, а клапани–8,11,12 закриті, відбувається стиск повітряного заряду в основній камері згоряння–4 двигуна і сконцентрованої горючої суміші у передкамері–6. Температура і тиск заряду в камерах–4,6 зростають. В кінці процесу стиску водяна форсунка–10 впорскує безпосередньо в основну камеру згоряння–4 двигуна порцію води у пилоподібному вигляді. Вода нагрівається від температури стиснутого повітря і перетворюється на пару, близьку до сухої насиченої. Паралельно, іскрова свічка–9 подає іскру у передкамеру–6. Горюча суміш займається і згоряє. Продукти згоряння (в переважній більшості газоподібні) з високою температурою і тиском (≈2500, ≈10МПа) крізь з'єднувальний канал–5 (канали) вириваються в основну камеру згоряння–4 двигуна, допалюють там прониклі частки горючої суміші, змішуються з утвореною після впорскування води парою і перегрівають її. Температура і тиск пари за рахунок поглинання теплоти продуктів згоряння зростають (≈400°С, ≈20МПа), спричинюючи переміщення поршня–3 від ВМТ до НМТ– відбувається робочий хід. Після робочого ходу, коли поршень рухається у зворотному напрямку, відпрацьована пара і продукти згоряння видаляються з циліндра–1 крізь відкритий випускний клапан–12. Схема на фіг.3 включає такі основні елементи: 13–циліндр (блок циліндрів); 14–головку циліндра 5 80808 (блоку циліндрів); 15–поршень; 16– основну камеру згоряння двигуна; 17–з'єднувальний канал (канали); 18– передкамеру основної камери згоряння; 19–паливну форсунку; 20–водяну форсунку; 21–впускний клапан основної камери згоряння двигуна; 22– випускний клапан. Спосіб роботи парового двигуна внутрішньої генерації, згідно із запропонованим винаходом, за схемою на фіг.3, здійснюється таким чином. В процесі руху поршня–15 в циліндрі–13 від ВМТ до НМТ під час такту впуск у здійснюється наповнення основної камери згоряння–16 двигуна і передкамери–18 свіжим повітряним зарядом крізь відкритий впускний клапан–21. Під час такту стиску, коли поршень–15 рухається в циліндрі–13 від НМТ до ВМТ, а клапани–21,22 закриті, відбувається стиск повітряного заряду в основній камері згоряння–16 двигуна і передкамері– 18. Температура і тиск повітряного заряду зростають. В кінці процесу стиску водяна форсунка–20 впорскує безпосередньо в основну камеру згоряння– 16 двигуна порцію води у пилоподібному вигляді. Вода нагрівається від температури стиснутого повітря і перетворюється на пару, близьку до сухої насиченої. Паралельно, паливна форсунка–19 впорскує у передкамеру–18 порцію палива (наприклад, дизпалива). Паливо змішується із сконцентрованою у передкамері частиною стиснутого повітряного заряду, самозаймається від температури цього стиснутого повітряного заряду і згоряє. Продукти згоряння (в переважній більшості газоподібні) з високою температурою і тиском (≈2000°С, ≈10МПа) крізь з'єднувальний канал–17 (канали) вириваються в основну камеру згоряння–16 двигуна, змішуються з утвореною після впорскування води парою і перегрівають її. Температура і тиск пари за рахунок поглинання теплоти продуктів згоряння зростають (≈400°С, ≈20МПа), спричинюючи переміщення поршня–15 від ВМТ до НМТ– відбувається робочий хід. Після робочого ходу, коли поршень рухається у зворотному напрямку, відпрацьована пара і продукти згоряння видаляються з циліндра–13 крізь відкритий випускний клапан–22. Спосіб роботи парового двигуна внутрішньої генерації, що заявляється, при реалізації має такі аспекти: 1. Тип робочої машини можна використовува ти будь-який (поршневі, роторнопоршневі, турбінні тощо) 2. Утворення горючої суміші можна здійснювати будь-яким способом: зовнішнім, внутрішнім, комбінованим. 3. Передкамеру можна використовувати вентильовану або не вентильовану для різних способів утворення горючої суміші. 4. Кількість передкамер може бути більше однієї. 5. Кількість з'єднувальних каналів передкамери з основною камерою згоряння двигуна може бути більше одного. 6. Займання палива в передкамері можна здійснювати будь-яким способом: самозаймання, 6 примусове від свічки, тощо, для різних способів утворення горючої суміші. 7. Подачу палива для утворення горючої суміші можна здійснювати будь-яким пристроєм: карбюратором, карбюратором-змішувачем, форсункою тощо. 8. Кути випередження впорскування води, впорскування палива, випередження запалювання можуть бути однаковими або відрізнятись. Таким чином, у порівнянні з існуючим, способу роботи парового двигуна вн утрішньої генерації, згідно із запропонованим винаходом, притаманні наступні переваги: 1. Можливість використання широкої номенклатури палив: традиційних, альтернативних, їх сумішей за умови можливості подачі у передкамеру. 2. Спрощення загальної схеми системи живлення під час використання палив, відмінних від водню. 3. Покращення паливної економічності за рахунок зменшення кількості тепла, що необхідно ввести для досягнення водяною парою параметрів, необхідних для забезпечення роботи двигуна. 4. Покращення екологічності за рахунок зменшення кількості використовуваного палива, а отже–відпрацьованих газів . 7 80808 8