RU2165534C1 - Способ работы двигателя внутреннего сгорания (варианты) - Google Patents

Способ работы двигателя внутреннего сгорания (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2165534C1
RU2165534C1 RU2000126579/06A RU2000126579A RU2165534C1 RU 2165534 C1 RU2165534 C1 RU 2165534C1 RU 2000126579/06 A RU2000126579/06 A RU 2000126579/06A RU 2000126579 A RU2000126579 A RU 2000126579A RU 2165534 C1 RU2165534 C1 RU 2165534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
oxidizing agent
fuel charge
working volume
engine
Prior art date
Application number
RU2000126579/06A
Other languages
English (en)
Inventor
С.Е. Пискунов
Original Assignee
Пискунов Семен Евсеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пискунов Семен Евсеевич filed Critical Пискунов Семен Евсеевич
Priority to RU2000126579/06A priority Critical patent/RU2165534C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2165534C1 publication Critical patent/RU2165534C1/ru
Priority to PCT/RU2001/000428 priority patent/WO2002035070A1/ru
Priority to AU2002212877A priority patent/AU2002212877A1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0228—Adding fuel and water emulsion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к способу работы двигателя внутреннего сгорания, и может быть использовано в различных отраслях промышленности: в энергетике, в нефтяной и газовой промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте. Технический результат заключается в обеспечении оптимального проведения процесса горения (полноты сгорания) с повышением КПД и мощности двигателя, снижении концентрации вредных выбросов и снижении тепловых и механических нагрузок двигателя, что способствует улучшению его эксплуатационных характеристик. Первый вариант способа включает подачу в рабочий объем двигателя смеси окислителя и топлива с коэффициентом избытка окислителя α > 0,8, ее сжатие до самовоспламенения и горения с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы. Окислитель и топливо подают в рабочий объем раздельно, и/или одновременно, и/или затем, и/или раздельно от окислителя, и/или в смеси с ним подают топливный заряд. В состав топливного заряда могут входить: вода, и/или водяной пар, и/или добавки, и/или продукты сгорания, и/или другое по составу и/или по фазе топливо, и/или смесь топлив(а), и/или окислителя(ей). Раскрыт второй вариант способа. 2 с. и 22 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к способу работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано в различных отраслях промышленности: в энергетике, в нефтяной и газовой промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте и других.
Известно, что дизельные машины, работающие на дизельном топливе, обеспечивают существенную экономию топлива по сравнению с машинами с принудительным воспламенением топлива. Однако существенный недостаток традиционных дизельных машин заключается в значительном содержании в выхлопных газах оксидов азота, углерода и остаточных углеводородных компонентов. В этом отношении предпочтительным представляется газообразное топливо, в частности, природный газ. При его использовании резко сокращается содержание вредных веществ в выхлопных газах. Однако использование природного газа приводит к снижению мощности двигателя, и так как, природный газ имеет достаточно высокую температуру воспламенения, то в традиционных ДВС используются различные источники принудительного зажигания, в частности, калильного и искрового. В связи с тем, что при сгорании газового топлива в камерах сгорания ДВС развиваются высокие температуры, возникает необходимость в применении надежных систем зажигания специального типа, которые, однако, повышают себестоимость единицы механической и тепловой работы, производимой в подобных агрегатах. При этом, выходная мощность газового двигателя сравнима с выходной мощностью традиционного дизеля только в том случае, если природный газ подается в камеру сгорания под давлением, а также при впрыске в камеру сгорания дизельного топлива (газодизель). Это, в свою очередь, ведет к усложнению конструкции газового двигателя и необходимости сложных систем управления его работой.
Известны способы работы ДВС, основанные на компрессионном зажигании, в которых:
- в качестве топлива используется метанол и другие низкоцетановые топлива (см. патент США N 4539948). Способ предусматривает применение модифицированной системы ограничения подачи воздуха в цилиндр ДВС, что достигается нагреванием заряда остаточными выхлопными газами. Уменьшение потока воздуха, подаваемого в рабочий объем, дополнительно контролируемого за счет байпасного потока, обеспечивает температуру заряда, необходимую для самовоспламенения метанола. Системы принудительного зажигания могут использоваться только для запуска и прогревания сырья. При этом метанол впрыскивается в цилиндр ДВС. В качестве топлива допустимо также использование других спиртов.
Основным недостатком данного способа является относительно высокая стоимость и токсичность метанола.
В качестве топлива используется газовое углеводородное сырье (патент Российской Федерации N 2154742). Способ предусматривает подачу в рабочий объем ДВС смеси окислителя, топлива и части продуктов сгорания с коэффициентом избытка окислителя α >0,8, смесь сжимают рабочим органом до самовоспламенения.
Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ работы ДВС компрессионного типа (см. патент Российской Федерации N 2154741), который предусматривает подачу в рабочий объем смеси окислителя и топлива (в газовой и паровой фазах) при коэффициенте избытка окислителя α >0,8, смесь сжимают рабочим органом до самовоспламенения. В рабочий объем также могут подаваться смесь газообразного топлива и окислителя, часть продуктов сгорания, вода или водяной пар, добавки, инициирующие процесс самовоспламенения.
Основным недостатком прототипа является то, что в рабочий объем ДВС подается смесь топлива и окислителя - при самовоспламенении однородная (гомогенная) смесь сгорает мгновенно во всем объеме, что приводит к большим скоростям тепловыделения, и как следствие, к большим нагрузкам в рабочем(их) объеме(ах) двигателя. Практически отсутствуют способы регулирования этих тепловых и механических нагрузок.
Еще один из недостатков это то, что смесь окислителя, топлива и других составляющих (добавки и т. п.) подают в двигатель в такте всасывания, при этом практически у всех двигателей существует режим вентиляции рабочего объема воздухом, в данном случае объем вентилируется смесью окислителя и топлива, следовательно есть потери топлива и других ценных составляющих.
Задачей изобретения является обеспечение оптимального проведения процесса горения (полноты сгорания) с повышением КПД и мощности двигателя, снижении концентрации вредных выбросов (NOx, CO, CH и т.д.) и снижение тепловых и механических нагрузок двигателя, что способствует улучшению его эксплуатационных характеристик.
Поставленная задача может быть решена первым вариантом способа, а именно тем, что способ работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), включает подачу в рабочий объем двигателя внутреннего сгорания смеси окислителя и топлива с коэффициентом избытка окислителя α >0,8, (где α - мольное отношение фактически затраченного количества кислорода к стехиометрическому), ее сжатие до самовоспламенения и горения с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы, при этом, что окислитель и топливо подают в рабочий объем раздельно, (затем осуществляется их смешивание), и/или одновременно, и/или затем, и/или раздельно от окислителя, и/или в смеси с ним подают топливный заряд.
В топливный заряд могут входить следующие компоненты - вода и/или водяной пар, и/или добавки, и/или продукты сгорания и/или другое по составу и/или фазе топливо, и/или смесь топлив(а), и/или окислителя(ей).
Часть рабочего объема двигателя перед подачей и/или топливного заряда, и/или окислителя, частично и/или заполняют, и/или заполнен продуктами сгорания.
И/или продукты сгорания, и/или дозированное количество воды и/или водяного пара, и/или добавки, и/или дополнительный поток топлива, и/или дополнительный поток окислителя может быть подан в рабочий объем при сжатии и/или топливного заряда, и/или окислителя.
И/или продукты сгорания, и/или окислитель, и/или топливный заряд может быть подан в линию рециркуляции.
И/или продукты сгорания, и/или окислитель, и/или топливный заряд может быть подан через каталитический блок в рабочий объем двигателя.
И/или топливный заряд, и/или окислитель может быть подан в рабочий объем при давлении и/или выше, и/или ниже атмосферного.
Дополнительно может быть использована(ы) система(ы) зажигания.
Рабочие поверхности двигателя и/или могут быть изготовлены из материалов, и/или могут быть покрыты материалами, которые и/или активизируют процесс и/или самовоспламенения, и/или окисления, и/или способствуют этим процессам. В качестве таких материалов могут быть использованы и/или нержавеющая сталь (и/или хромированная, и/или, хромистая, и/или с добавками титана), и/или никель, и/или никелевые сплавы, и/или керамика, и/или керамические соединения и покрытия, и/или композиционные материалы и покрытия.
И/или топливный заряд, и/или окислитель могут быть подогреты до температуры менее 350oC и подают в рабочий объем.
И/или топливный заряд, и/или окислитель могут быть подогреты до температуры менее 350oC и могут подаваться в рабочий объем при сжатии и/или топливного заряда, и/или окислителя.
И/или могут выбирать, и/или могут регулировать и/или степень сжатия от 8 до 30, и/или фазы газораспределения, и/или обороты вращения двигателя менее 10000 оборотов в минуту.
Поставленная задача может быть решена и вторым вариантом, а именно тем, что способ работы двигателя внутреннего сгорания включает подачу в рабочий объем смеси окислителя и топлива с коэффициентом избытка окислителя α >0,8 (где α - мольное отношение фактически затраченного количества кислорода к стехиометрическому), ее сжатия до самовоспламенения и горения с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы, при этом окислитель и часть топлива подают раздельно в рабочий объем и сжимают до самовоспламенения, и/или одновременно, и/или затем подают вторую часть топливного заряда.
В рабочий объем двигателя могут быть поданы и/или смесь окислителя и топливного заряда, и/или продукты сгорания, и/или дозированное количество воды и/или водяного пара, и/или добавки, и/или дополнительный поток топлива, и/или дополнительный поток окислителя, и/или топливно-окислительные смеси.
Рабочий объем двигателя перед подачей и/или топливного заряда, и/или окислителя частично и/или заполняют, и/или заполнен продуктами сгорания.
И/или продукты сгорания, и/или дозированное количество воды и/или водяного пара, и/или добавки, и/или дополнительный поток топлива, и/или дополнительный поток окислителя могут быть поданы в рабочий объем при сжатии и/или топливного заряда, и/или окислителя.
И/или продукты сгорания, и/или окислитель, и/или топливный заряд могут подавать в линию рециркуляции.
И/или продукты сгорания, и/или окислитель, и/или топливный заряд могут подавать через каталитический блок в рабочий объем двигателя.
И/или топливный заряд, и/или окислитель могут подавать в рабочий объем при давлении и/или выше, и/или ниже атмосферного.
Дополнительно могут быть использована(ы) система(ы) зажигания.
Рабочие поверхности двигателя и/или могут быть изготовлены из материалов, и/или могут быть покрыты материалами, которые и/или активизируют процесс и/или самовоспламенения, и/или окисления и/или способствуют этим процессам. В качестве таких материалов могут быть использованы и/или нержавеющая сталь (и/или хромированная, и/или хромистая, и/или с добавками титана), и/или никель, и/или никелевые сплавы, и/или керамика, и/или керамические соединения и покрытия, и/или композиционные материалы и покрытия.
И/или топливный заряд, и/или окислитель могут подогревать до температуры менее 350oC и могут подавать в рабочий объем.
И/или топливный заряд, и/или окислитель могут подогревать до температуры менее 350oC и подавать в рабочий объем при сжатии и/или топливного заряда, и/или окислителя.
И/или могут выбирать, и/или могут регулировать, и/или степень сжатия от 8 до 30, и/или фазы газораспределения, и/или обороты вращения двигателя менее 10000 оборотов в минуту.
Особенность способа заключается в том, что способ предусматривает подачу в рабочий объем ДВС и/или потоков продуктов сгорания, и/или дозированного количества воды и/или водяного пара, и/или добавок, и/или смеси различных, как по составу, так и/или по фазовому состоянию видов и/или топлив (а) и/или окислителя(ей) и/или топливно-окислительных смесей. Причем, вышеперечисленные потоки допустимо подавать в различных (любых) сочетаниях и предварительно подогревать до температуры менее 350oC. Кроме того, любые из вышеперечисленных потоков допустимо подавать в рабочий объем ДВС при сжатии топливного заряда (в любой момент сжатия) и подогревать до температуры менее 350oC, при этом подаваемый топливный заряд может отличаться от топливного заряда, поданного в рабочий объем, как по составу, так и по фазовому состоянию. Предлагаемый способ отличается от процесса в газодизеле тем, что:
1. В газодизеле дизельное топливо подается для поджига газового топлива, в то время, как в предлагаемом изобретении, рабочая смесь окислителя и топлива (в газовой, паровой и жидких фазах), подготовленная и/или в рабочем объеме и/или вне его сжимается до самовоспламенения, и/или одновременно и/или затем в рабочий объем подается и/или топливо, и/или окислитель, и/или добавки и др. Топливо может быть в и/или газовой, и/или паровой и/или жидкой фазах, оно может соответствовать как по химическому составу, так и по фазе топливу, поданному перед сжатием, или отличаться от него.
2. Потоки могут подаваться в любых сочетаниях, как по фазовому состоянию, так и по химическому составу, и подогреваться до необходимой температуры менее 350oC.
Любые из вышеперечисленных потоков допустимо подавать в линию рециркуляции с подачей смеси через каталитический блок в рабочий объем ДВС, как в режиме всасывания топливного заряда, так и в режиме сжатия топливного заряда.
Любые из вышеперечисленных потоков (в любых сочетаниях) допустимо подавать в рабочий объем ДВС, частично заполненный продуктами сгорания. Кроме того, как топливо, так и окислитель и другие вышеперечисленные потоки в любых сочетаниях (топливный заряд) допустимо подавать в рабочий объем ДВС при давлении выше или ниже атмосферного и температуре менее 350oC.
При разряжении на входе в двигатель до 5000 мм водяного столба мощность двигателя снижается до 8-10% от номинального, при этом сохраняется компрессионный режим работы двигателя. Таким образом, изменяя разряжение на входе двигателя можно достигать мощности в широком диапазоне от 5-100%. Изменение мощности двигателя можно достигать и изменением его оборотов вращения, и/или выбор, и/или регулирование оборотов вращения двигателя, в частности, коленчатого вала, ротора и т.п. до 10000 оборотов в минуту позволяет изменять мощность двигателя и расширить диапазон его применения.
Все вышеперечисленные варианты осуществления способа могут дополнительно использовать систему(ы) зажигания.
Важным элементом влияния на процесс является и/или выбор, и/или регулирование степени сжатия, и/или изготовление двигателя с соответствующей степенью сжатия, изменение степени сжатия от 8 до 30 позволяет расширить диапазон применяемых и/или топлив, и/или добавок, и/или окислителей, и/или других потоков, подаваемых в рабочий объем, как в режиме всасывания, так и при сжатии топливного заряда, это важно как для первого варианта изобретения, так и для второго варианта. Также важным элементом изобретения является и/или выбор, и/или регулирование фаз газораспределения, и/или изготовление двигателя с соответствующими фазами газораспределения, что, в частности, позволяет изменять количество остаточных газов (вентиляция рабочего объема, в частности, цилиндра(ов) и т.п.), наполняемость, температуру и давление выхлопных газов и т.д.
Сущностью настоящего изобретения является предложенный способ работы ДВС, в котором в рабочий объем подается раздельно и/или окислитель, и/или топливо, что позволяет получить неоднородную (негомогенную) смесь при коэффициенте избытка окислителя α >0,8, что дает возможность и/или точечно, и/или в неполном объеме, и/или во всем рабочем объеме при сжатии произвести самовоспламенение смеси, т.е. реализуется ДВС компрессионного типа. При этом появляется возможность регулировать тепловыделение в рабочем объеме двигателя по времени, т.е. скорость тепловыделения и, тем самым распределить нагрузки двигателя, т.е. изменяя неоднородность топливного заряда можно изменять и/или режим самовоспламенения и/или процесс горения. Неоднородность смеси может достигаться различными и/или способами, и/или местами подачи и/или окислителя и/или топлива, и/или топливного заряда, а так же его фазовым состоянием (и/или газовым, и/или жидким, и/или паровым). Это может быть и/или распыливание, и/или струйная подача, и/или во всасывающий(ие) патрубок(и), и/или коллектор(ы) и/или под всасывающий клапан, и/или другой элемент, через который производится подача топливного заряда непосредственно в рабочий объем.
Способ предусматривает также подачу в рабочий объем ДВС вышеприведенных дополнительных потоков в различных (любых) сочетаниях, их предварительный нагрев до температуры менее 350oC, подачу их при сжатии смеси в рабочем объеме, подачу их в линию рециркуляции, а затем в рабочий объем, в рабочий объем через каталитический блок, подачу их в рабочий объем ДВС, частично заполненный продуктами сгорания, подачу потоков в различных (любых) сочетаниях при давлении выше, или ниже атмосферного, а также в сочетании с использованием систем(ы) зажигания и выбором (регулированием) и/или степени сжатия, и/или фаз газораспределения, и/или оборотов вращения двигателя. Раздельная подача окислителя и топлива позволяет провентилировать воздухом рабочий объем (удалить отработавшие продукты сгорания), а затем подать топливный заряд, тем самым сохраняются ценные составляющие топливного заряда. Подачу топлива (топливного заряда) в рабочий(ие) объем(ы) можно производить с определенной скоростью, тем самым одно и тоже количество может быть подано за различный(ые) промежуток(ки) времени, что обеспечивает и/или выбор и/или регулирование оптимального режима работы в рабочем(их) объеме(ах). Возможно применение существующих систем подачи топлива с электронным управлением и автоматизацией процесса подачи, в котором топливо через форсунки подается в рабочий(ие) объем(ы) в строгосинхронное время с циклами работы двигателя. Возможность изменять и/или количество, и/или время подачи, и/или способ подачи, и/или качество топливного заряда (и/или состав, и/или фазовое состояние, и/или однородность (гомогенность) смеси и т.д.) позволяет и/или выравнивать тепловые нагрузки в рабочем(их) объеме(ах), и/или их регулировать и тем самым обеспечить номинальный(ые) компрессионный(ые) режим(ы) во всех рабочих объемах многоцилиндрового двигателя. Все вышеприведенные варианты реализации предложенных способов способствуют улучшению показателей работы ДВС.
В качестве топлив(а) в предлагаемом способе может использоваться любой вид топлива в и/или газовой, и/или жидкой, и/или паровой фазах. В частности, может быть использовано топливо в газовой фазе на основе CH4, C2H6, C3H8, н-, изо-C4H10, H2, CO, природного газа и прочие. Также допустимо использовать любое топливо, которое может быть в и/или газовой, и/или паровой, и/или жидкой фазе(ах) подано в рабочий объем ДВС, например, дизельное топливо, бензин, оксигенаты и их смеси, диметиловый эфир и т.д. Допустимо использовать также любые смеси и сочетания различных видов топлив. Впрыскиваемое в камеру сгорания при сжатии топливо может отличаться, как по виду, так и по фазовому состоянию от поданного ранее в рабочий объем. Может подаваться смесь топлив.
В качестве окислителя в предлагаемом способе, в первую очередь, может использоваться и/или воздух, и/или обогащенный кислородом воздух, и/или кислород. Допустимо использование других окислителей, таких, как O3, H2O2 и другие, как в сочетании с и/или воздухом, и/или обогащенным кислородом воздухом, и/или кислородом, так и индивидуально. Допустимо использовать также любые смеси и сочетания окислителей, которые могут быть поданы в рабочий объем ДВС. Окислитель, подаваемый при сжатии в рабочий объем, может отличаться, как по химическому составу, так и по фазовому состоянию от поданного ранее в рабочий объем. Может подаваться смесь окислителей. Окислитель(и) при необходимости подогревают до температуры менее 350oC.
В качестве добавок в предлагаемом способе могут использоваться любые химические соединения, инициирующие процесс самовоспламенения горючей смеси, расширяющие пределы ее устойчивого горения, положительно влияющие на процессы, протекающие в ДВС. Перечислим некоторые из них:
трет-бутиловый спирт, втор-бутиловый спирт, метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), метил-трет-амиловый эфир (МТАЭ), этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ), этил-трет-амиловый эфир (ЭТАЭ), диизопропиловый эфир (ДИПЭ) и другие;
азотсодержащие соединения: этилнитрат, изоамилнитрат, изопропилнитрат, цикло-гексилнитрат, октилнитраты, а также другие органические нитраты, нитросоединения, азиды, нитрозо- и азосоединения, органические нитриты и другие;
органические пероксиды: бутилпероксид, ацетилпероксид, третбутилпероксиакрилат, а также гидропероксиды, производные органических пероксикислот и другие;
различные антиоксиданты: фенолы и ароматические амины, полициклические углеводороды, нитросоединения, в том числе нитропарафины (нитрометан и другие), хиноны, нитроксильные радикалы, а также элементоорганические соединения, соединения серы, фосфора, марганца, железа и другие.
Способ осуществляется следующим образом (см. чертеж). В рабочий объем 1 подают и/или раздельно, и/или в смеси окислитель и топливо (в и/или газовой, и/или паровой, и/или жидкой фазах), например природный газ и/или диметиловый эфир и т.д. с коэффициентом избытка окислителя более 0,8. Далее, они перемешиваются в рабочем объеме 1 и смесь, в частности, в цилиндре(ах) ДВС, сжимается рабочим органом 2, в частности, поршнем, ротором и т.д., до самовоспламенения и горения с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы.
Способ предусматривает также подачу в рабочий объем ДВС следующих потоков: и/или продуктов сгорания (отработавших газов ДВС, так и от любого другого источника), и/или дозированного количества воды и/или водяного пара, и/или добавок, и/или дополнительных (помимо подаваемых в рабочий объем 1) потоков в любых сочетаниях и различных видов и фазовых состояний и/или топлив(а), и/или окислителя(ей) и/или их смесей. Причем перечисленные потоки допустимо подавать в любых сочетаниях и предварительно подогревать до температуры менее 350oC. При сжатии топливного заряда до самовоспламенения (в любой момент сжатия) рабочим органом 2 любые из вышеперечисленных потоков (и их сочетания) допустимо подавать в рабочий объем 1 ДВС. Потоки могут подогреваться до температуры менее 350oC. Любые из вышеперечисленных потоков (в любых сочетаниях) допустимо подавать в линию рециркуляции продуктов сгорания, а также в линию рециркуляции с подачей смеси через каталитический блок 4 в рабочий объем 1. Любые из вышеперечисленных потоков (в любых сочетаниях) допустимо подавать в рабочий объем 1 ДВС, частично заполненный продуктами сгорания, и/или топливо, и/или окислитель, и/или другие потоки (топливный заряд) в любых сочетаниях допустимо подавать в рабочий объем 1 ДВС при давлении и/или выше, и/или ниже атмосферного. Все перечисленные варианты осуществления способа могут дополнительно использовать систему(ы) зажигания 3 топливного заряда, и/или выбор и/или регулирование и/или степени сжатия, и/или фаз газораспределения, и/или оборотов вращения двигателя.
Процесс окисления проводится в ДВС различных типов (поршневых, Ванкеля, газотурбинных и другие). Рабочие поверхности, включая рабочий орган, и/или изготавливают из материалов, и/или покрывают и/или обрабатывают материалами, которые активизируют процесс самовоспламенения и окисления (способствуют этому процессу), в частности, за счет снижения тепловых потерь, повышения температуры стенок рабочих поверхностей (цилиндра, корпуса и т.п.), включая рабочий орган (поршень, ротор и т.п.), нанесения каталитически активных материалов и/или изготовления из них рабочих поверхностей и т.д. Влияние на процесс самовоспламенения и окисления оказывают и/или конструктивные особенности, и/или элементы ДВС (размеры и тип камер сгорания, головок, корпусов, роторов, использование различных конструкций и систем подачи топливного заряда и т. п.). Предлагаемый способ был осуществлен на одноцилиндровом ДВС с рабочим объемом 1,36 л (типа КАМАЗ-740) при α >0,8. Примеры осуществления предлагаемого способа приведены в таблице.

Claims (24)

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), включающий подачу в рабочий объем двигателя внутреннего сгорания смеси окислителя и топлива с коэффициентом избытка окислителя α > 0,8, ее сжатие до самовоспламенения и горения с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы, отличающийся тем, что окислитель и топливо подают в рабочий объем раздельно, и/или одновременно, и/или затем, и/или раздельно от окислителя, и/или в смеси с ним подают топливный заряд.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в топливный заряд входят следующие компоненты: вода, и/или водяной пар, и/или добавки, и/или продукты сгорания, и/или другое по составу и/или по фазе топливо, и/или смесь топлива(а), и/или окислителя(ей).
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что часть рабочего объема двигателя перед подачей и/или топливного заряда, и/или окислителя частично и/или заполняют, и/или заполнен продуктами сгорания.
4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что и/или продукты сгорания, и/или дозированное количество воды, и/или водяного пара, и/или добавки, и/или дополнительный поток топлива, и/или дополнительный поток окислителя подают в рабочий объем при сжатии и/или топливного заряда, и/или окислителя.
5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что и/или продукты сгорания, и/или окислитель, и/или топливный заряд подают в линию рециркуляции.
6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что и/или продукты сгорания, и/или окислитель, и/или топливный заряд подают через каталитический блок в рабочий объем двигателя.
7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что и/или топливный заряд, и/или окислитель подают в рабочий объем при давлении или выше, или ниже атмосферного.
8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что дополнительно используют систему(ы) зажигания.
9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что рабочие поверхности двигателя и/или изготавливают из материалов, и/или покрывают материалами, которые и/или активизируют процесс и/или самовоспламенения, и/или окисления, и/или способствуют этим процессам.
10. Способ по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что и/или топливный заряд, и/или окислитель подогревают до температуры менее 350oC и подают в рабочий объем.
11. Способ по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что и/или топливный заряд, и/или окислитель подогревают до температуры менее 350oC и подают в рабочий объем при сжатии и/или топливного заряда, и/или окислителя.
12. Способ по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что и/или выбирают, и/или регулируют, и/или степень сжатия от 8 до 30, и/или фазы газораспределения, и/или обороты вращения двигателя менее 10 000 оборотов в минуту.
13. Способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий подачу в рабочий объем смеси окислителя и топлива с коэффициентом избытка окислителя α > 0,8, ее сжатия до самовоспламенения и горения с образованием продуктов сгорания и совершением механической работы, отличающийся тем, что окислитель и часть топлива подают раздельно в рабочий объем и сжимают до самовоспламенения, и/или одновременно, и/или затем подают вторую часть топливного заряда.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что в рабочий объем двигателя подают и/или смесь окислителя и топливного заряда, и/или продукты сгорания, и/или дозированное количество воды и/или водяного пара, и/или добавки, и/или дополнительный поток топлива, и/или дополнительный поток окислителя, и/или топливно-окислительные смеси.
15. Способ по любому из пп.13 и 14, отличающийся тем, что рабочий объем двигателя перед подачей и/или топливного заряда, и/или окислителя частично и/или заполняют, и/или заполнен продуктами сгорания.
16. Способ по любому из пп.13 - 15, отличающийся тем, что и/или продукты сгорания, и/или дозированное количество воды и/или водяного пара, и/или добавки, и/или дополнительный поток топлива, и/или дополнительный поток окислителя подают в рабочий объем при сжатии и/или топливного заряда, и/или окислителя.
17. Способ по любому из пп.13 - 16, отличающийся тем, что и/или продукты сгорания, и/или окислитель, и/или топливный заряд подают в линию рециркуляции.
18. Способ по любому из пп.13 - 17, отличающийся тем, что и/или продукты сгорания, и/или окислитель, и/или топливный заряд подают через каталитический блок в рабочий объем двигателя.
19. Способ по любому из пп.13 - 18, отличающийся тем, что и/или топливный заряд, и/или окислитель подают в рабочий объем при давлении или выше, или ниже атмосферного.
20. Способ по любому из пп.13 - 19, отличающийся тем, что дополнительно используют систему(ы) зажигания.
21. Способ по любому из пп.13 - 20, отличающийся тем, что рабочие поверхности двигателя и/или изготавливают из материалов, и/или покрывают материалами, которые и/или активизируют процесс и/или самовоспламенения, и/или окисления, и/или способствуют этим процессам.
22. Способ по любому из пп.13 - 21, отличающийся тем, что и/или топливный заряд, и/или окислитель подогревают до температуры менее 350oC и подают в рабочий объем.
23. Способ по любому из пп.13 - 22, отличающийся тем, что и/или топливный заряд. и/или окислитель подогревают до температуры менее 350oC и подают в рабочий объем при сжатии и/или топливного заряда, и/или окислителя.
24. Способ по любому из пп.13 - 23, отличающийся тем, что и/или выбирают, и/или регулируют, и/или степень сжатия от 8 до 30, и/или фазы газораспределения, и/или обороты вращения двигателя менее 10000 оборотов в минуту.
RU2000126579/06A 2000-10-24 2000-10-24 Способ работы двигателя внутреннего сгорания (варианты) RU2165534C1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000126579/06A RU2165534C1 (ru) 2000-10-24 2000-10-24 Способ работы двигателя внутреннего сгорания (варианты)
PCT/RU2001/000428 WO2002035070A1 (en) 2000-10-24 2001-10-18 Operational modes for an internal combustion engine (variants)
AU2002212877A AU2002212877A1 (en) 2000-10-24 2001-10-18 Operational modes for an internal combustion engine (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000126579/06A RU2165534C1 (ru) 2000-10-24 2000-10-24 Способ работы двигателя внутреннего сгорания (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2165534C1 true RU2165534C1 (ru) 2001-04-20

Family

ID=20241299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000126579/06A RU2165534C1 (ru) 2000-10-24 2000-10-24 Способ работы двигателя внутреннего сгорания (варианты)

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002212877A1 (ru)
RU (1) RU2165534C1 (ru)
WO (1) WO2002035070A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008018847A1 (fr) * 2006-08-07 2008-02-14 Veld Erich Procede pour reduire ou maintenir le poids corporel d'un humain dans un etat stable au moyen d'une therapie de regime
RU2604973C2 (ru) * 2010-09-09 2016-12-20 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Способ приведения в действие двигателя с наддувом (варианты) и система двигателя

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2858392B1 (fr) 2003-07-28 2006-04-21 Pierre Marie Louis Boussange Installation d'alimentation en combustible d'une chaudiere a bruleur fioul participante d'une installation de chauffage et d'alimentation en eau chaude de locaux

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB179172A (ru) * 1921-05-02 1923-03-15 Franz Madier
DE19519663A1 (de) * 1995-05-30 1996-05-15 Daimler Benz Ag Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit Selbstzündung
RU2133840C1 (ru) * 1997-11-05 1999-07-27 Карфидов Владимир Николаевич Роторный двигатель карфидова и способ подачи горючих смесей в его камеру сгорания
RU2154742C1 (ru) * 2000-02-04 2000-08-20 Пискунов Семен Евсеевич Способ работы газового двигателя внутреннего сгорания
RU2154741C1 (ru) * 2000-03-14 2000-08-20 Пискунов Семен Евсеевич Способ работы газового двигателя внутреннего сгорания

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008018847A1 (fr) * 2006-08-07 2008-02-14 Veld Erich Procede pour reduire ou maintenir le poids corporel d'un humain dans un etat stable au moyen d'une therapie de regime
RU2604973C2 (ru) * 2010-09-09 2016-12-20 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Способ приведения в действие двигателя с наддувом (варианты) и система двигателя

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002035070A1 (en) 2002-05-02
AU2002212877A1 (en) 2002-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3126656B1 (en) Use of prechambers with dual fuel source engines
JP3031712B2 (ja) 内燃機関の作動
AU745701B2 (en) Engine system employing an unsymmetrical cycle
RU2441901C1 (ru) Составы, содержащие улучшающие сгорание присадки, и способы их использования
US20150260131A1 (en) Supplying Oxygen to an Engine
Kajitani et al. Direct injection diesel engine operated with propane-DME blended fuel
US20130055985A1 (en) Method for operating an internal combustion engine
RU2593736C2 (ru) Способ эксплуатации нагревательного устройства и нагревательное устройство
RU2535308C2 (ru) Способ организации рабочего процесса газового поршневого двигателя с искровым зажиганием
JP2012528984A (ja) 内燃機関
JP2011515609A (ja) 燃焼方法および燃焼装置
CN109113880A (zh) 一种甲醇/醇氢燃料内燃机的燃烧组织方法及其应用
RU2299175C1 (ru) Способ получения синтез-газа и установка для его реализации
RU2165534C1 (ru) Способ работы двигателя внутреннего сгорания (варианты)
US4651703A (en) Method and apparatus for achieving hypergolic combustion by partial catalytic combustion
US4715347A (en) Method and apparatus for pretreatment of fuel by partial combustion with a composite catalyst
RU2154741C1 (ru) Способ работы газового двигателя внутреннего сгорания
RU2169275C1 (ru) Способ работы двигателя внутреннего сгорания (варианты)
JP2007085280A (ja) 内燃機関
KR20080042072A (ko) 연소 엔진
US4112878A (en) Internal combustion engine with a main combustion chamber and an auxiliary combustion chamber
RU2154742C1 (ru) Способ работы газового двигателя внутреннего сгорания
RU2783742C1 (ru) Способ улучшения экологических показателей работы дизеля
RU2204727C2 (ru) Способ работы многоцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания
Naumov et al. SOME QUESTIONS ON REDUCING THE TOXICITY OF EXHAUST GASES AND SWITCHING TO MULTI-FUEL CAPACITY THROUGH A CONTROLLED COMPRESSION PROCESS IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061025