RU2006609C1

RU2006609C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2006609C1
Application number: SU915018876A
Authority: RU
Inventors: Иван Михайлович Кузнецов
Original assignee: Иван Михайлович Кузнецов
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: internal combustion engine has combustion chamber 1 with cover 3 having spark plug 3, systems for supply of fuel 4 and discharge of exhaust gases 5, unit 6 for producing and supplying fuel-air mixture into combustion chamber 1, shaft 7, air supercharger 8, system 9 for supply water, casing 10 which encloses combustion chamber 1, system for discharging exhaust gases 5 which are set on shaft 7 for rotation, separating ring, and at least two disks 12,13. Unit 6 for producing and supplying fuel-air mixture is made of a pipe line whose central and inlet sections are received within shaft 7 to define ring space 11 coupled with combustion chamber 1 and system for water supply 9. For conservation of combustion temperature of fuel-air mixture separating ring 14 is positioned coaxially to the shaft at central section of combustion chamber 1 and secured to cover 2 from the one side and to shaft 7 through one of disks 13 and to pipe line 6 from the other side. Second disk 12 is positioned on the face of the outlet part of pipe line 6 with space 15 from a wall of separating ring 14 defining spaces A, B, C between them. Outlet system 5 of exhaust gases is made of curved pipe lines 16 with outlet nozzles 18 and inlet branch pipes 17. The branch pipes are received in a space between disks 12,13, and outlet nozzles 18 are positioned from the outer side of combustion chamber 1. Sections of curved pipe lines 16 which are adjacent to inner wall of combustion chamber 1 are provided with opening 19 for water supply. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к конструкции двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to the design of internal combustion engines.

Известен двигатель внутреннего сгорания, при работе которого в камеру сгорания вводят инертный газ-носитель, газ, поддерживающий горение, и топливо. Отработавшие газы (ОГ) обрабатывают водой для отделения от них и поглощения в воде количества двуокиси углерода, внесенного в газ носитель в результате сгорания топлива. Обработанные таким образом ОГ возвращают на повторное использование в качестве газа-носителя [1] . КПД такого двигателя невысок. A known internal combustion engine, during operation of which an inert carrier gas, combustion supporting gas, and fuel are introduced into the combustion chamber. Exhaust gases (OG) are treated with water to separate from them and absorb in water the amount of carbon dioxide introduced into the carrier gas as a result of fuel combustion. Exhaust gas treated in this way is returned for reuse as a carrier gas [1]. The efficiency of such an engine is low.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий систему питания топливом и подачи сжатого воздуха, устройство для образования топливовоздушной смеси, а также водяной резервуар, водяной трубопровод и высокотемпературный насос высокого давления, приводимый в действие мотором или валом отбора мощности [2] . Недостатком такого двигателя является невысокий КПД вследствие того, что в системе необходимо поддерживать не только требуемый уровень давления, но и температуры, для чего система имеет теплообменники для передачи тепла воде, проходящей через трубопровод. Кроме того, выброс вредных веществ в атмосферу достаточно высок. A known internal combustion engine containing a fuel supply system and compressed air supply, a device for forming an air-fuel mixture, as well as a water tank, a water pipe and a high temperature high pressure pump driven by a motor or power take-off shaft [2]. The disadvantage of this engine is its low efficiency due to the fact that the system needs to maintain not only the required pressure level, but also the temperature, for which the system has heat exchangers for transferring heat to the water passing through the pipeline. In addition, the emission of harmful substances into the atmosphere is quite high.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру сгорания, имеющую крышку со свечой, системы подачи топлива и вывода отработавших газов. Двигатель снабжен устройством для образования и подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания, вал и нагнетатель воздуха [3] . Этот двигатель при низком КПД не обеспечивает надежной работы, а также полноты сгорания топлива, что ограничивает выбор видов топлива и делает двигатель экологически не чистым. Also known is an internal combustion engine comprising a combustion chamber having a cap with a candle, a fuel supply system and an exhaust gas outlet. The engine is equipped with a device for the formation and supply of air-fuel mixture into the combustion chamber, shaft and air blower [3]. This engine with low efficiency does not provide reliable operation, as well as the completeness of fuel combustion, which limits the choice of types of fuel and makes the engine environmentally friendly.

Целью изобретения является повышение КПД двигателя и снижение выброса вредных веществ в атмосферу. The aim of the invention is to increase engine efficiency and reduce emissions of harmful substances into the atmosphere.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий камеру сгорания, имеющую крышку со свечой, системы подачи топлива и вывода отработавших газов, устройство для образования и подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания, вал и нагнетатель воздуха, снабжен системой подачи воды, кожухом, охватывающим камеру сгорания и систему вывода отработавших газов, установленных на валу с возможностью вращения, разделительным кольцом и по меньшей мере двумя дисками. This goal is achieved in that the internal combustion engine containing a combustion chamber having a cover with a candle, a fuel supply system and an exhaust gas outlet, a device for generating and supplying an air-fuel mixture to a combustion chamber, a shaft and an air blower, is provided with a water supply system, a casing, covering the combustion chamber and the exhaust system, mounted on the shaft with the possibility of rotation, a spacer ring and at least two disks.

Устройство для образования и подачи топливовоздушной смеси выполнено в виде трубопровода, центральная и входная части которого расположены внутри вала с образованием кольцевого зазора, соединенного с камерой сгорания и системой подачи воды, причем разделительное кольцо расположено соосно с валом в центральной части камеры сгорания и прикреплено с одной стороны к крышке последней, а с другой - посредством одного из дисков к валу и трубопроводу, второй диск расположен на торце выходной части трубопровода с зазором относительно стенки разделительного кольца с образованием полостей между ними. The device for the formation and supply of the air-fuel mixture is made in the form of a pipeline, the central and inlet parts of which are located inside the shaft with the formation of an annular gap connected to the combustion chamber and the water supply system, the dividing ring being aligned with the shaft in the central part of the combustion chamber and attached to one side to the cover of the latter, and on the other, by means of one of the disks to the shaft and the pipeline, the second disk is located at the end of the outlet part of the pipeline with a gap relative to dividing the ring to form cavities between them.

Система вывода отработавших газов выполнена в виде криволинейных трубопроводов с выходными соплами и входными патрубками, последние расположены в полости между дисками, а выходные сопла - с наружной стороны камеры сгорания, на участках криволинейных трубопроводов, прилегающих к внутренним стенкам камеры сгорания, выполнены отверстия для подачи воды. The exhaust gas exhaust system is made in the form of curved pipelines with outlet nozzles and inlet nozzles, the latter are located in the cavity between the disks, and the outlet nozzles are located on the outside of the combustion chamber, openings for water supply are made in the sections of curved pipelines adjacent to the inner walls of the combustion chamber .

Предлагаемая конструкция двигателя принципиально отличается от известных конструкций двигателей следующим: выполнением камеры сгорания, вращающейся вместе с системой вывода отработавших газов на валу двигателя, системой подачи воды в камеру сгорания и способами подачи воды и топливовоздушной смеси в камеру сгорания. The proposed engine design differs fundamentally from the known engine designs in the following: the implementation of the combustion chamber, rotating together with the exhaust system on the engine shaft, the water supply system to the combustion chamber and the methods of supplying water and air-fuel mixture to the combustion chamber.

На фиг. 1 изображен двигатель, общий вид; на фиг. 2 - камера сгорания, общий вид; на фиг. 3 - расположение криволинейных трубопроводов с патрубками и соплами в камере сгорания. In FIG. 1 shows an engine, a general view; in FIG. 2 - combustion chamber, general view; in FIG. 3 - arrangement of curved pipelines with nozzles and nozzles in the combustion chamber.

Двигатель внутреннего сгорания содержит камеру сгорания 1, имеющую крышку 2 со свечой 3, системы подачи топлива 4 и вывода отработавших газов 5, устройство 6 для образования и подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания, вал 7 и нагнетатель воздуха 8. Двигатель снабжен системой подачи воды 9 в камеру сгорания, кожухом 10, охватывающим камеру сгорания и систему вывода отработавших газов, которые установлены на валу 7 с возможностью вращения. Устройство для образования и подачи топливовоздушной смеси 6 выполнено в виде трубопровода, центральная и входная части которого расположены внутри вала 7 с образованием кольцевого зазора 11, соединенного с камерой сгорания 1 и системой подачи воды 9. The internal combustion engine comprises a combustion chamber 1 having a cover 2 with a candle 3, a fuel supply system 4 and an exhaust gas outlet 5, a device 6 for generating and supplying an air-fuel mixture to the combustion chamber, a shaft 7 and an air blower 8. The engine is equipped with a water supply system 9 in the combustion chamber, a casing 10, covering the combustion chamber and the exhaust system, which are mounted on the shaft 7 for rotation. The device for the formation and supply of the air-fuel mixture 6 is made in the form of a pipeline, the central and inlet parts of which are located inside the shaft 7 with the formation of an annular gap 11 connected to the combustion chamber 1 and the water supply system 9.

В камере сгорания установлены по меньшей мере два диска 12, 13 и разделительное кольцо 14, причем последнее расположено соосно с валом 7 в центральной части камеры сгорания и прикреплено с одной стороны к крышке 2 последней, а с другой стороны - посредством одного из дисков 13 к валу 7 и трубопроводу 6. Второй диск 12 расположен на торце выходной части трубопровода 6 с зазором 15 относительно стенки разделительного кольца 14 с образованием полостей А, В, С между ними. At least two disks 12, 13 and a spacer ring 14 are installed in the combustion chamber, the latter being located coaxially with the shaft 7 in the central part of the combustion chamber and attached on one side to the cover 2 of the latter, and on the other hand, through one of the disks 13 to the shaft 7 and the pipeline 6. The second disk 12 is located at the end of the outlet of the pipeline 6 with a gap 15 relative to the wall of the separation ring 14 with the formation of cavities A, B, C between them.

Система вывода отработавших газов 5 выполнена в виде криволинейных трубопроводов 16 с входными патрубками 17 и выходными соплами 18. Патрубки расположены в полости между дисками, а выходные сопла - с наружной стороны камеры сгорания. На участках криволинейных трубопроводов 16, прилегающих к внутренним стенкам камеры сгорания, выполнены отверстия 19 для подачи воды. The exhaust gas exhaust system 5 is made in the form of curved pipelines 16 with inlet nozzles 17 and outlet nozzles 18. The nozzles are located in the cavity between the disks, and the outlet nozzles are located on the outside of the combustion chamber. In sections of curved pipelines 16 adjacent to the inner walls of the combustion chamber, openings 19 are made for supplying water.

Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.

Перед запуском двигателя подогревают топливо подогревателем 20. Для запуска двигателя используют стартер, вращающий вал 7 двигателя, на котором расположен нагнетатель воздуха 8. Нагреватель подает воздух в трубопровод 6 для образования топливовоздушной смеси и воду через подогреватель 21 воды и регулятор 22 подачи воды в кольцевой зазор 11 для подачи в камеру сгорания 1. От насоса высокого давления 23 системы 4 подачи топлива топливо через подогреватели 24 и 20, регулятор 25 подается к трубопроводу 6, а затем, смешиваясь с воздухом, - в полость А камеры сгорания. Before starting the engine, the fuel is heated by the heater 20. To start the engine, use a starter, a rotary shaft 7 of the engine on which the air blower is located 8. The heater supplies air to the pipe 6 to form an air-fuel mixture and water through the water heater 21 and the water supply regulator 22 in the annular gap 11 for feeding into the combustion chamber 1. From the high pressure pump 23 of the fuel supply system 4, fuel is supplied through the heaters 24 and 20, the regulator 25 is supplied to the pipeline 6, and then, mixed with air, into the cavity A of the chamber s combustion.

Зажигание топливовоздушной смеси происходит известным способом, например, от свечи 3. Воспламененная топливовоздушная смесь огибает жаропрочный диск 12 и попадает в центральную часть камеры сгорания, полость С, где расположены входные патрубки 17. Сгоревшие легкие газы высокой температуры через входные патрубки 17 подают в криволинейные трубопроводы 16. Подача воды в камеру сгорания осуществляется из кольцевого зазора 11 в полость В, отделенную жаропрочным диском 13 и разделительным кольцом 14 от полостей А и С. The ignition of the air-fuel mixture occurs in a known manner, for example, from the candle 3. The ignited air-fuel mixture goes around the heat-resistant disk 12 and enters the central part of the combustion chamber, cavity C, where the inlet pipes 17 are located. The burnt light high-temperature gases are fed into the curved pipelines through the inlet pipes 17 16. The water supply to the combustion chamber is carried out from the annular gap 11 into the cavity B, separated by a heat-resistant disk 13 and a dividing ring 14 from the cavities A and C.

При вращении вала с камерой сгорания приводимая в движение жидкость (вода) образует на внутренней цилиндрической поверхности камеры сгорания жидкостное водяное кольцо Д. When the shaft rotates with the combustion chamber, the propelled liquid (water) forms a liquid water ring D. on the inner cylindrical surface of the combustion chamber.

Через отверстия 19 криволинейных трубопроводов 16 вода из жидкостного (водяного) кольца Д попадает внутрь криволинейных трубопроводов 16 в поток сгоревших газов высокой температуры, в результате чего происходит быстрое превращение воды в пар, что мгновенно увеличивает объем рабочего тела и способствует дополнительному росту реактивного момента, создаваемого вытекающей из сопел 18 парогазовой струей. Создается дополнительная работа, увеличивая тем самым КПД двигателя, и его мощность. Отработанный газ с паром поступает в конденсатор 26, где водяной пар после охлаждения превращается в воду, которая собирается в баке 27. Из бака 27 через регулятор подачи воды 28 поступает в нагнетатель воздуха 8. Таким образом осуществляется замкнутый цикл движения воды в системе двигателя. При этом вода, воздуха и топливо подаются непрерывно, что обеспечивает беспрерывное горение в камере сгорания. Для равномерной подачи топлива в камеру сгорания в систему подачи топлива 4 включен компенсатор давления 29. Нагнетатель воздуха 8 и кожух 10, охватывающий камеру сгорания 1 с криволинейными трубопроводами 16, патрубками 17 и выходными соплами 18, закреплены на корпусе 30 редуктор, с выходного вала 31 которого осуществляется отбор мощности. Through the openings 19 of the curvilinear pipelines 16, water from the liquid (water) ring D enters the curvilinear pipelines 16 into a stream of burnt high-temperature gases, resulting in the rapid conversion of water into steam, which instantly increases the volume of the working fluid and contributes to an additional increase in the reactive moment created flowing out of nozzles 18 with a gas-vapor stream. Additional work is created, thereby increasing the efficiency of the engine, and its power. The exhaust gas with steam enters the condenser 26, where the water vapor after cooling turns into water, which is collected in the tank 27. From the tank 27 through the water supply regulator 28 it enters the air blower 8. Thus, a closed cycle of water movement in the engine system is carried out. In this case, water, air and fuel are supplied continuously, which ensures continuous combustion in the combustion chamber. For a uniform fuel supply to the combustion chamber, a pressure compensator 29 is included in the fuel supply system 4. An air blower 8 and a casing 10 covering the combustion chamber 1 with curved pipelines 16, nozzles 17 and output nozzles 18 are mounted on the housing 30 from the output shaft 31 which is taking power.

Двигатель обладает повышенным КПД, так как вода, поступающая через отверстия 19 в криволинейные трубопроводы, под действием высокой температуры сгоревшей топливовоздушной смеси превращается в пар. Это обуславливает существенный рост объема рабочего тела, что увеличивает реактивный момент, создаваемый вытекающей парогазовой струей. The engine has an increased efficiency, since the water entering through the openings 19 into curved pipelines is converted to steam by the high temperature of the burnt air-fuel mixture. This leads to a significant increase in the volume of the working fluid, which increases the reactive moment created by the resulting steam-gas stream.

Двигатель экологически чист, так как вращение камеры сгорания с разделительными жаропрочными дисками, разделяющими камеры сгорания на три полости: горения топливовоздушной смеси, забора сгоревших газов и подачи воды, не позволяет несгоревшей топливной смеси попадать в патрубки, при этом, смешиваясь со свежей порцией топливной смеси, оставшаяся часть топлива сгорает почти полностью. В криволинейные трубопроводы попадают только сгоревшие газы, что обеспечивает снижение выброса вредных веществ в атмосферу. The engine is environmentally friendly, since the rotation of the combustion chamber with heat-separating discs separating the combustion chambers into three cavities: combustion of the air-fuel mixture, intake of burnt gases and water supply, does not allow unburned fuel mixture to enter the nozzles, while mixing with a fresh portion of the fuel mixture , the rest of the fuel burns out almost completely. Only burnt gases enter the curved pipelines, which ensures a reduction in the emission of harmful substances into the atmosphere.

Высокая полнота сгорания топлива позволяет работать двигатель на любом топливе от газа, например СН₄ (метан) до мазута.High completeness of fuel combustion allows the engine to run on any fuel from gas, for example CH ₄ (methane) to fuel oil.

Двигатель может быть установлен на транспортных средствах, а также использован в стационарных установках на теплоэлектростанциях, в теплосетях или в качестве генератора пара. The engine can be installed on vehicles, as well as used in stationary installations at thermal power plants, in heating networks or as a steam generator.

(56) 1. Заявка РСТ N 84-03538, кл. F 02 B 47/10, опублик. 1984. (56) 1. PCT Application N 84-03538, cl. F 02 B 47/10, published. 1984.

2. Патент США N 4408573, кл. F 02 M 25/02. опублик. 1983. 2. US patent N 4408573, class. F 02 M 25/02. published. 1983.

3. Патент США N 2509359, кл. 60-39.35, опублик. 1950. 3. US patent N 2509359, CL. 60-39.35, published. 1950.

Claims

INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a combustion chamber having a cover with a candle, a fuel supply and exhaust system, a device for generating and supplying an air-fuel mixture to a combustion chamber, a shaft and an air blower, characterized in that it is provided with a water supply system, a casing covering combustion chamber and exhaust system, mounted on the shaft with the possibility of rotation, a dividing ring and at least two disks, a device for the formation and supply of air-fuel mixture it is in the form of a pipeline, the central and inlet parts of which are located inside the shaft with the formation of an annular gap connected to the combustion chamber and the water supply system, the separation ring being aligned with the shaft in the central part of the combustion chamber and attached on one side to the cover of the latter, and with on the other hand, through one of the disks to the shaft and to the pipeline, the second disk is located at the end of the outlet of the pipeline with a gap relative to the wall of the separation ring with the formation of cavities between them, The exhaust gas exhaust system is made in the form of curved pipelines with outlet nozzles and inlet nozzles, the latter are located in the cavity between the disks, and the outlet nozzles are located on the outside of the combustion chamber, water supply openings are made in sections of curved pipelines adjacent to the inner walls of the combustion chamber .