RU2030604C1

RU2030604C1 - Method of operating internal combustion engine

Info

Publication number: RU2030604C1
Application number: SU894660337A
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Понуровский
Original assignee: Алексей Алексеевич Понуровский
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: electric potential of internal energy of carbon and hydrogen, which are formed by high-temperature oxides, increase multiply. The oxides are compressed and heated without air within the engine cylinder, and cold water is then sprayed. In so doing heat is absorbed owing to dissociation of sprayed water into hydrogen and oxygen. EFFECT: simplified method. 2 dwg

Description

Изобретение относится к топливной энергетике и может быть использовано в работе как поршневых, так и газотурбинных двигателей. The invention relates to fuel energy and can be used in the operation of both piston and gas turbine engines.

Существующие способы работы двигателей внутреннего сгорания энергией топлива и окислителя сопряжены с выделением теплоты. Existing methods of operation of internal combustion engines with fuel and oxidizer energy are associated with the release of heat.

Возникновению энергетического процесса при химических реакциях предшествует формирование взаимодействующих веществ с разноименными электрическими зарядами, что достигается переходом в них внутренней энергии каждого из взаимодействующих веществ. Физическая сущность энергии в строении веществ является электрической, а у окисляемых веществ и их окислителей - еще и электрически разнопотенциальной, равновесное состояние которых достигается при равнотемпературном состоянии их веществ в системе. The occurrence of the energy process during chemical reactions is preceded by the formation of interacting substances with unlike electric charges, which is achieved by the transition of the internal energy of each of the interacting substances into them. The physical nature of energy in the structure of substances is electric, and for oxidized substances and their oxidizing agents it is also electrically different potential, the equilibrium state of which is achieved when their substances in the system are at the same temperature.

Переход внутренних энергий из строения вещества в энергию электрического заряда достигается повышением электрического потенциала внутренней энергии каждому из взаимодействующих веществ одновременно, воздействием на них энергией активации. Причем независимо от ее характера будь-то это электроискровое воздействие или воздействие теплоты. The transition of internal energies from the structure of a substance to the energy of an electric charge is achieved by increasing the electric potential of internal energy to each of the interacting substances simultaneously, by acting on them with activation energy. Moreover, regardless of its nature, be it an electric spark or heat.

Сущность активации топливной смеси в нарушении равновесности внутренних энергий топлива и окислителя. The essence of the activation of the fuel mixture in the imbalance of the internal energies of the fuel and oxidizer.

Так, активация твердых углеродсодержащих топлив к окислению их горением кислородом воздуха осуществляется подведением веществу топлива избыточной теплоты открытого пламени. При этом в зоне нагревания топлива нагревается и кислород воздуха, который тут же поднимается вверх, а его место занимает более холодный. При достижении соответствующей разности температуры нагретого состояния топлива и более холодного кислорода воздуха их контактирование сопровождается вспышкой, что является выделением энергии электрическим разрядом. So, the activation of solid carbon-containing fuels to their oxidation by burning with atmospheric oxygen is carried out by supplying the fuel substance with the excess heat of an open flame. At the same time, oxygen in the air is also heated in the fuel heating zone, which immediately rises, and its place is occupied by the colder one. Upon reaching the corresponding temperature difference between the heated state of the fuel and colder oxygen in the air, their contact is accompanied by a flash, which is the release of energy by an electric discharge.

Так, увеличивая температуру топлива и сохраняя ее у кислорода воздуха, контактированием их разнотемпературного состояния внутренняя энергия топлива переходит в энергию одного рода электрического заряда, а кислорода воздуха - в противоположного рода электрического заряда, что и является причиной выделения энергии (их взаимодействием) электрическим разрядом. So, increasing the temperature of the fuel and keeping it at atmospheric oxygen, by contacting their different temperature states, the internal energy of the fuel passes into the energy of one kind of electric charge, and the oxygen of the air into the opposite kind of electric charge, which is the reason for the release of energy (their interaction) by an electric discharge.

Сущность энергетического процесса электрического разряда между топливом и окислителем заключается в диссоциации их веществ, что всегда протекает с выделением теплоты (количество которой пропорционально скорости энергетического процесса, а не конечному и начальному состоянию веществ). The essence of the energy process of an electric discharge between fuel and oxidizer is the dissociation of their substances, which always proceeds with the release of heat (the amount of which is proportional to the speed of the energy process, and not to the final and initial state of the substances).

Выделившейся теплотой уравнивается температуру кислорода воздуха с температурой нагретого топлива и выделение энергии прекращается. Так заканчивается энергетический процесс при химических реакциях, что справедливо как при окислении твердых топлив горением, так и при взаимодействии топливных смесей в ДВС, отличие энергетических процессов которых лишь в их скорости. The released heat equalizes the temperature of the oxygen in the air with the temperature of the heated fuel and the energy release stops. Thus ends the energy process in chemical reactions, which is true both in the oxidation of solid fuels by combustion, and in the interaction of fuel mixtures in internal combustion engines, the difference in the energy processes of which is only in their speed.

Фактор образования разности температуры между топливом и кислородом воздуха для их энергетического процесса имеет места и в ДВС. The factor of the formation of a temperature difference between the fuel and oxygen in the air for their energy process also occurs in the internal combustion engine.

Сжатием топливной смеси выделяется теплота, которой нагревается топливо и окислитель, но не с одинаковой скоростью, топливо нагревается быстрее, а кислород воздуха медленнее. Так формируется разность температуры между топливом и кислородом воздуха, что необходимо для образования между ними энергетического процесса, который в карбюраторных двигателях инициируется электрической искрой, а в дизельных двигателях - саморазрядом. Compression of the fuel mixture gives off heat, which heats the fuel and oxidizer, but not at the same speed, the fuel heats up faster, and the oxygen in the air slows down. This forms the temperature difference between the fuel and oxygen in the air, which is necessary for the formation of an energy process between them, which is initiated by an electric spark in carburetor engines and self-discharge in diesel engines.

Не достигнув разности температуры между топливом и кислородом воздуха, не получить выделение ими энергии, равно как и уравниванием температуры топлива и окислителя известным способом перегрева двигателя (где и электрическая искра бессильна). Without reaching the temperature difference between the fuel and the oxygen in the air, one cannot get their energy released, as well as equalizing the temperature of the fuel and the oxidizing agent in a known way overheating the engine (where the electric spark is powerless).

Уравниванием температуры топлива и кислорода воздуха заканчивается энергетический процесс и в двигателях внутреннего сгорания. By equalizing the temperature of the fuel and the oxygen in the air, the energy process ends in internal combustion engines.

Единство закономерности вышеизложенных энергетических процессов между топливом и его окислителем заключается еще в том, что вызванное повышение температуры топлива энергией активации увеличивается кратно с завершением энергетического процесса. Следовательно, если малым количеством теплового воздействия увеличивается электрический потенциал внутренней энергии топлива, который позволяет веществу топлива при контактировании с более холодным кислородом воздуха образоваться с электрическим зарядом, то повышением температуры топлива с окончанием энергетического процесса, электрический потенциал его внутренней энергии увеличивается кратно. При этом уравнение температуры кислорода воздуха с высокотемпературным топливом исключает возможность выделения энергии, и, топливо образует с кислородом воздуха химическое соединение согласно достигнутой температуре (или СО₂, или СО).The unity of the regularities of the above-mentioned energy processes between the fuel and its oxidizing agent lies in the fact that the increase in the temperature of the fuel caused by activation energy increases by a factor of multiple with the completion of the energy process. Therefore, if a small amount of heat exposure increases the electric potential of the internal energy of the fuel, which allows the fuel substance to form with an electric charge when in contact with colder oxygen, then increasing the temperature of the fuel with the end of the energy process increases the electric potential of its internal energy. In this case, the equation of temperature of oxygen in the air with high-temperature fuel excludes the possibility of energy release, and, the fuel forms a chemical compound with atmospheric oxygen according to the temperature reached (or СО ₂ , or СО).

Следовательно, любые высокотемпературные газы, содержащие в своем составе окисляемое вещество, допустим, образованные окислами углерода и водорода, или иными какими либо высокотемпературными окислами, являются высокоактивной энергетической массой с повышенным электрическим потенциалом внутренней энергии окисляемых веществ. Therefore, any high-temperature gases containing an oxidizable substance, for example, formed by carbon and hydrogen oxides, or other high-temperature oxides, are a highly active energy mass with an increased electric potential of the internal energy of oxidized substances.

И такого состояния "отработавшие" газы отводятся в атмосферу. And such a state of "exhaust" gases are discharged into the atmosphere.

Недостатком способа работы ДВС энергетическим процессом лишь с выделением теплоты является то, что невозможно полезно использовать увеличившийся электрический потенциал внутренней энергии углерода и водорода при уравнении с ними температуры кислорода. The disadvantage of the ICE operation method by the energy process only with the release of heat is that it is impossible to use the increased electric potential of the internal energy of carbon and hydrogen when the oxygen temperature is equated with them.

Целью данного изобретения является использование электрического потенциала внутренней энергии высокотемпературных отработавших газов. The aim of this invention is to use the electric potential of the internal energy of high temperature exhaust gases.

Данная цель достигается тем, что высокотемпературные отработавшие газы ДВС или иные высокотемпературные газы сжимают в цилиндре без доступа воздуха до достижения максимальной степени сжатия, распыливают в смесь воду с температурой окружающей среды или сжатый атмосферный воздух с температурой, не выше температуры окружающей среды. This goal is achieved by the fact that ICE high-temperature exhaust gases or other high-temperature gases are compressed in a cylinder without access of air until the maximum compression ratio is reached, water with ambient temperature or compressed atmospheric air with a temperature not higher than ambient temperature is sprayed into the mixture.

Дополнительно, данная цель достигнута тем, что распыливание воды осуществляют сжатым составом углекислого газа или собственными сжатыми отработавшими газами. Additionally, this goal is achieved in that the atomization of water is carried out by a compressed composition of carbon dioxide or by its own compressed exhaust gases.

Реализация предлагаемого способа имеет множество технических решений, одним из которых может быть комбинированный двигатель, состоящий одной частью цилиндров с электроискровым воспламенением, а другой частью его цилиндров, работающих дизельным способом. The implementation of the proposed method has many technical solutions, one of which can be a combined engine consisting of one part of cylinders with spark ignition, and the other part of its cylinders operating in a diesel way.

Рабочее тело этого двигателя может быть составлено смесью газов: водород, углерод (угарным газом), кислород, углекислый газ и вода, содержащиеся в рессивере под избыточным давлением. The working fluid of this engine can be composed of a mixture of gases: hydrogen, carbon (carbon monoxide), oxygen, carbon dioxide and water contained in the receiver under overpressure.

Применяя в цилиндрах с электроискровым воспламенением водородокислородную смесь с углекислым газом, образующиеся их высокотемпературные отработавшие газы перепускаются в цилиндры дизельного способа работы, где сжимаются без доступа воздуха и в их сжатый состав из этого же рессивера и этими же сжатыми газами распыливается вода. Using a hydrogen-oxygen mixture with carbon dioxide in cylinders with spark ignition, their high-temperature exhaust gases formed are transferred to the cylinders of the diesel mode of operation, where they are compressed without air and into the compressed composition from the same receiver and water is sprayed with the same compressed gases.

Совмещение в системе с избыточным давлением высокотемпературных масс отработавших газов, имеющих высокий электрический потенциал внутренней энергии углерода и водорода, индуктируют переход внутренней энергии кислорода распыливаемой воды в энергию противоположного рода электрического заряда, чему способствует пониженное температурное состояние кислорода распыливаемой воды. The combination of high-temperature exhaust gas masses with a high electric potential of the internal energy of carbon and hydrogen in the system with excess pressure induces the transition of the internal oxygen energy of the sprayed water into the energy of the opposite kind of electric charge, which is facilitated by the low temperature state of the oxygen of the sprayed water.

Совмещение разнотемпературных масс отработавшими газами с распыленной водой в системе с избыточным давлением сопровождается выделением энергии электрическим разрядом, что протекает диссоциацией распыливаемой воды на водород и кислород. Снижение при этом температуры делает процесс диссоциации воды необратимым. Таким образом возможно достижение работы ДВС в замкнутом цикле на одном и том же рабочем теле, которое при использовании в цилиндрах дизельного принципа работы вновь восстанавливается топливной смесью для цилиндров с электроискровым воспламенением. The combination of different temperature masses with exhaust gases and atomized water in an overpressure system is accompanied by the release of energy by electric discharge, which proceeds by dissociation of the atomized water into hydrogen and oxygen. A decrease in this temperature makes the process of dissociation of water irreversible. Thus, it is possible to achieve ICE operation in a closed cycle on the same working fluid, which, when used in the cylinders of the diesel principle of operation, is again restored by the fuel mixture for cylinders with spark ignition.

Таким техническим решением, выделяя энергию однажды с повышением температуры, а вторично с понижением, достигается поставленная цель. With this technical solution, releasing energy once with increasing temperature, and secondarily with decreasing, the goal is achieved.

Реализация данного способа может быть упрощена, если в цилиндре двигателя сжимать подогретые углекислый газ и водород, а в их сжатый состав распыливать воду. Образующуюся водородокислородную смесь можно сжигать во внешней камере сгорания, и, отделив воду от газов, последние высокотемпературного состояния сжимать в цилиндре, а охлажденную воду распыливать в их состав. The implementation of this method can be simplified if heated carbon dioxide and hydrogen are compressed in the engine cylinder, and water is sprayed into their compressed composition. The resulting hydrogen-oxygen mixture can be burned in an external combustion chamber, and, separating water from gases, compress the last high-temperature state in a cylinder, and spray cooled water into their composition.

В зимний период времени вместо распыливания воды целесообразно использовать низкотемпературный воздух. In winter, instead of spraying water, it is advisable to use low-temperature air.

Аналогом вышеописанного энергетического процесса может быть выделение энергии взрывным процессом при подпитке пароводогрейных котлов "сырой" (не подогретой) водой, где при избыточном давлении совмещаются разнотемпературные массы окислов водорода. В нагретых массах воды повышен электрический потенциал внутренней энергии вещества водорода, а в холодной воде относительно электрического потенциала нагретого водорода повышен электрический потенциал внутренней энергии кислорода. Их разнотемпературное состояние при совмещении в системе с избыточным давлением является причиной образования энергетического процесса электрическим разрядом, что имеет место и в верхних слоях атмосферы при совмещении разнотемпературных масс паром воды, сопровождающийся выделением энергии электрическим разрядом. Данная закономерность энергетического процесса наблюдается во всех подобных случаях, связанных с использованием разнотемпературного состояния окисляемых веществ и их окислителей. Так, резка металлов достигается продуванием холодного кислорода через нагретый металл, или продувкой холодным кислородом через расплавленный чугун достигается "варка" стали конверторным способом. An analogue of the above-described energy process can be the energy release by an explosive process when feeding steam-water boilers with "raw" (unheated) water, where different temperature masses of hydrogen oxides are combined at excess pressure. In the heated masses of water, the electric potential of the internal energy of the hydrogen substance is increased, and in cold water, the electric potential of the internal energy of oxygen is increased relative to the electric potential of the heated hydrogen. Their multi-temperature state, when combined in an overpressure system, is the cause of the formation of an energy process by an electric discharge, which also occurs in the upper atmosphere when multi-temperature masses are combined with water vapor, accompanied by the release of energy by an electric discharge. This pattern of the energy process is observed in all such cases associated with the use of different temperature states of oxidizable substances and their oxidizing agents. So, metal cutting is achieved by blowing cold oxygen through a heated metal, or by blowing cold oxygen through molten cast iron, “cooking” of steel is achieved by the converter method.

Практическим использованием данного способа возможно достижение работы двигателей внутреннего сгорания в замкнутом цикле. The practical use of this method may achieve the operation of internal combustion engines in a closed cycle.

Claims

1. METHOD OF WORKING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, consisting in the interaction of carbon, hydrogen and oxygen and the formation of a mixture, characterized in that the mixture or other high-temperature gases are compressed in the engine cylinder without access to air until the maximum compression ratio is reached, water is sprayed into the mixture with ambient temperature or compressed air with a temperature not exceeding the ambient temperature.

2. The method according to claim 1, characterized in that the atomization of water is carried out by a compressed composition of carbon dioxide or its own compressed exhaust gases.