RU2763804C1 - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763804C1 RU2763804C1 RU2021105641A RU2021105641A RU2763804C1 RU 2763804 C1 RU2763804 C1 RU 2763804C1 RU 2021105641 A RU2021105641 A RU 2021105641A RU 2021105641 A RU2021105641 A RU 2021105641A RU 2763804 C1 RU2763804 C1 RU 2763804C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- combustion chamber
- water
- discharge
- cone
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
- F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
-
- 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
- F02M25/025—Adding water
- F02M25/03—Adding water into the cylinder or the pre-combustion chamber
-
- 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
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, которые могут быть использованы в различных транспортных средствах - автомобилях различной грузоподъемности, тракторах, танках, в судостроении, в авиастроении, на железнодорожном транспорте, используя в качестве топлива очищенную от твердых примесей воду.The present invention relates to the field of engine building, in particular to internal combustion engines that can be used in various vehicles - cars of various capacities, tractors, tanks, shipbuilding, aircraft building, railway transport, using water purified from solid impurities as fuel .
Известно, что наивысший удельный импульс, получаемый от сгорания в двигателе ракеты ракетного топлива у пары кислород+водород составляет - 4,4 км/с. См. «Военное обозрение. Вооружение. Энергетика ракетных топлив. 4 октября 2019 г.» Однако использование этого топлива ограничено большими габаритными размерами и низким удельным весом газообразных составляющих топлива - кислорода и водорода. На четверть ниже удельный импульс у пары кислород+керосин - 3,4 км/с. Еще меньший удельный импульс у пары нитроцеллюлоза+нитроглицерин - 2,5 км/с.It is known that the highest specific impulse obtained from the combustion of propellant in a rocket engine for a pair of oxygen + hydrogen is - 4.4 km / s. See “Military review. Armament. Energy of rocket fuels. October 4, 2019" However, the use of this fuel is limited by large overall dimensions and low specific gravity of the gaseous components of the fuel - oxygen and hydrogen. The specific impulse of the oxygen + kerosene pair is a quarter lower - 3.4 km / s. An even smaller specific impulse for a pair of nitrocellulose + nitroglycerin is 2.5 km / s.
Из приведенных выше данных видно, что наиболее предпочтительными продуктами сгорания для получения максимального импульса являются молекулы воды, в частности ее составляющие кислород и водород.From the above data, it can be seen that the most preferred combustion products for obtaining maximum momentum are water molecules, in particular its constituents oxygen and hydrogen.
Известен и так называемый «Эффект Юткина», (см. кн. Л.А. Юткин «Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности» Ленинград, «Машиностроение» Ленинградское отделение 1986 г.) при использовании которого, при подаче высоковольтного электрического разряда в воду возникает электрогидравлический удар. Эффект Юткина используется во многих отраслях промышленности, при очистке литья см. стр. 109-113 рис 41, 43, 44, 45, при очистке проката см. стр. 114 рис 46, при штамповке в машиностроении см. стр. 122 рис. 49, электрогидравлические молоты см. стр. 134 рис. 417, 418, электрогидравлические движители для плавающих транспортных средств, см. стр. 157 рис. 440, при взрывных работах см. стр. 161 рис. 5 1., имеются попытки использования в двигателях внутреннего сгорания и др.The so-called "Yutkin effect" is also known (see the book L.A. Yutkin "Electrohydraulic effect and its application in industry" Leningrad, "Engineering" Leningrad branch of 1986) when using which, when a high-voltage electric discharge is applied to water an electro-hydraulic shock occurs. The Yutkin effect is used in many industries, when cleaning castings see pages 109-113 fig. 41, 43, 44, 45, when cleaning rolled products see page 114 fig. 46, when stamping in mechanical engineering see page 122 fig. 49, electro-hydraulic hammers see page 134 fig. 417, 418, electro-hydraulic propulsion units for floating vehicles, see page 157 fig. 440, for blasting see page 161 fig. 5 1., there are attempts to use in internal combustion engines, etc.
Известен опыт, проводимый любителями физических явлений, с использованием электрогидравлического удара «См. видео youtude.com от 19 июня 2009 года «Опыты с Электрогидроударом» часть 4. Эффект Юткина». В указанном опыте высоковольтные электроды многократно опускали в воду, налитую в жестяную банку и подавали высоковольтный разряд. В результате разряда в воде происходил электрогидравлический удар, при котором часть воды из банки выплескивалась. Продолжая, без какой либо системы, подавать на электроды высоковольтное питание, экспериментаторы каждый раз получали разряд в воде. Но в конце опыта подача высоковольтного разряда была подана после многократных разрядов в момент, когда электроды не были опущены в воду и находились еще в воздухе. Произошел микровзрыв в воздухе, напугавший исследователей. Этот микровзрыв есть ни что иное, как взрыв гремучего газа (возгорание смеси кислорода с водородом) образовавшегося при подаче разряда между электродами при мгновенном разложении воды на кислород и водород с последующим возгоранием от этой же искры.Known experiment conducted by lovers of physical phenomena, using electro-hydraulic shock "See. video youtube.com dated June 19, 2009 "Experiments with electric water hammer"
Произошедший взрыв говорит о том, что при подаче высоковольтного электрического разряда в водную или в воздушную среду, насыщенную парами (дисперсными частицами) воды происходит мгновенное разложение воды на смесь кислорода и водорода (гремучая смесь), которая моментально от этого же разряда взрывается.The explosion that occurred indicates that when a high-voltage electric discharge is applied to an aqueous or air environment saturated with vapor (dispersed particles) of water, the water instantly decomposes into a mixture of oxygen and hydrogen (explosive mixture), which instantly explodes from the same discharge.
Доказательством того, что в пара́х (мелкодисперсных частицах воды) могут произойти взрывы, говорит и факт происхождения грома во время разряда молнии в насыщенном влагой облаке во время грозы (воздействие искрового разряда при его прохождении через мелкодисперную водную среду с разложением воды на кислород и водород). Частицы воды в таких облаках находятся преимущественно в жидком состоянии. При снежной грозе (в зимних условиях), что случается гораздо реже, при возникновении электрического разряда - молнии, закристаллизовавшиеся частицы воды мгновенно растапливаются, разлагаются на водород и кислород, воспламеняются и тоже происходит взрыв. При этом, в облаке (грозовой туче) как зимних, так и летних условиях создается обширный электрический разряд, который создает такое количество гремучей смеси, что звук от взрыва распространяется на расстояния в несколько десятков километров. Evidence that explosions can occur in vapors (fine water particles) is also evidenced by the fact that thunder occurs during a lightning discharge in a cloud saturated with moisture during a thunderstorm (the impact of a spark discharge when it passes through a finely dispersed aqueous medium with the decomposition of water into oxygen and hydrogen) . The particles of water in such clouds are predominantly in the liquid state. During a snowstorm (in winter conditions), which happens much less frequently, when an electric discharge occurs - lightning, crystallized water particles instantly melt, decompose into hydrogen and oxygen, ignite and an explosion also occurs. At the same time, in a cloud (thundercloud), both winter and summer conditions, an extensive electrical discharge is created, which creates such an amount of explosive mixture that the sound from the explosion propagates over distances of several tens of kilometers.
Следует сказать и о величине мелкодисперсной водной среды. В 1880 году, Динес (Dines), наблюдая водяные шарики, из которых состоят туманы в Англии, пришел к заключению, что наблюдаемые им частицы тумана суть настоящие капельки воды, размеры которых колеблются от 0,016 до 0,127 мм. Позднее подобные же наблюдения были сделаны Ассмано на вершине Брокена, которая - особенно в холодное время года - находится в области наиболее энергичного образования облаков различных форм, образующихся то несколько выше, то немного ниже, то как раз на ее высоте. Ассман убедился, что все наблюдаемые им формы облаков, содержащих жидкую воду, состоят из настоящих капелек, размеры которых меняются между 0,006 мм (в верхних частях облаков) и 0,035 мм (в нижних его частях). См. Википедия. «Размеры капелек воды в грозовой туче».It should also be said about the size of the finely dispersed aquatic environment. In 1880, Dines, observing the water balls that make up the fogs in England, came to the conclusion that the fog particles he observed were real water droplets, the sizes of which ranged from 0.016 to 0.127 mm. Later, similar observations were made by Assmano at the top of Brocken, which - especially in the cold season - is in the region of the most energetic formation of clouds of various forms, which are formed either a little higher, then a little lower, then just at its height. Assman made sure that all the forms of clouds containing liquid water he observed consist of real droplets, the sizes of which vary between 0.006 mm (in the upper parts of the clouds) and 0.035 mm (in the lower parts of it). See Wikipedia. "Sizes of water droplets in a thundercloud".
Известен ряд попыток исследователей по использованию воды в качестве топлива для получения более высоких характеристик двигателей.There are a number of attempts by researchers to use water as a fuel to obtain higher engine performance.
В целях снижения расхода топлива, улучшения качества выхлопных газов, улучшения характеристик высокофорсированных двигателей снижения детонации и др. конструктора двигателей внутреннего сгорания, исследователи и разработчики двигателей в топливо добавляли мелкодисперсную воду, например, водные растворы спирта, которые отличаются устойчивостью к низким температурам, лучшим рассеиванием.In order to reduce fuel consumption, improve the quality of exhaust gases, improve the performance of highly accelerated knock reduction engines, etc. the designer of internal combustion engines, researchers and engine developers added fine water to the fuel, for example, aqueous solutions of alcohol, which are resistant to low temperatures, better dispersion .
Идея впрыска воды внутрь работающего двигателя появилась более ста лет назад. В начале 20 века английский профессор Хопкинсон успешно использовал экспериментальную систему впрыска воды для улучшения характеристик промышленных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) включающих блок цилиндров с головкой, поршнями и камерами сгорания, систему питания двигателя топливом и систему питания двигателя электроэнергией. См.drive2.ru›l/4899916394579309692/ «Впрыск воды в двигатель. Шарлатанство или… «Десятилетие спустя, в Англии профессор Хопкинсон произвел несколько испытаний на больших промышленных двигателях…» - прототип. The idea of injecting water into a running engine appeared more than a hundred years ago. At the beginning of the 20th century, the English professor Hopkinson successfully used an experimental water injection system to improve the performance of industrial internal combustion engines (ICE) including a cylinder block with a head, pistons and combustion chambers, an engine fuel supply system and an electric power supply system for the engine. See drive2.ru›l/4899916394579309692/ “Water injection into the engine. Quackery or ... "A decade later, in England, Professor Hopkinson made several tests on large industrial engines ..." - prototype .
Работы впрыска смеси воды и метанола в систему питания двигателей для повышения детонационной стойкости мотора с турбиной Oldsmobile F-85 Jetfire использовала компания General Motors. Немного раньше автомобильный производитель из Швеции выпустил автомобиль Saab 99 Turbo S, который оснащался впрыском воды. С 1983 года команды Формулы-1 Renault, Ferrari стали использовать данную технологию для повышения мощности своих машин. Однако двигателей, использующих только воду в качестве топлива так и не было создано.General Motors used the work of injecting a mixture of water and methanol into the engine power system to increase the detonation resistance of an engine with an Oldsmobile F-85 Jetfire turbine. A little earlier, an automobile manufacturer from Sweden released the Saab 99 Turbo S, which was equipped with water injection. Since 1983, Formula 1 teams Renault, Ferrari have been using this technology to increase the power of their cars. However, engines that use only water as fuel have never been created.
К недостаткам прототипа, использующего впрыскивание в камеру сгорания мелкодисперсно распыленной воды и смешивание ее с топливом, можно отнести сложность конструкции, ограниченные возможности в увеличении мощности двигателя, возникающие детонационные процессы.The disadvantages of the prototype, which uses the injection of finely dispersed water into the combustion chamber and mixing it with fuel, include the complexity of the design, limited possibilities for increasing engine power, and detonation processes that occur.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности, упрощение конструкции двигателя, повышение мощности двигателя путем использование воды или ее растворов в качестве топлива.The technical result of the proposed invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, in particular, to simplify the design of the engine, increase engine power by using water or its solutions as fuel.
Поставленный технический результат достигается сочетанием использования общих с прототипом известных признаков, включающих блок цилиндров с головкой, поршнями и камерами сгорания, систему питания двигателя топливом и систему питания двигателя электроэнергией и новых признаков, заключающихся в том, что верхняя часть камеры сгорания в головке блока выполнена конусообразной или вогнутой, на которой смонтирована, по меньшей мере, одна форсунка мелкодисперсного распыления топлива - очищенной от твердых примесей воды или ее растворов и, по меньшей мере, одна пара высоковольтных электродов-разрядников, каждая из которых смонтирована на одном поперечном сечении конусообразной или вогнутой частей камеры сгорания и связана с преобразователем электрической энергии в высоковольтную и средством подачи разряда между электродами-разрядниками.The set technical result is achieved by combining the use of known features common with the prototype, including a cylinder block with a head, pistons and combustion chambers, an engine fuel supply system and an electric power supply system for the engine, and new features, consisting in the fact that the upper part of the combustion chamber in the block head is made cone-shaped or concave, on which at least one nozzle for fine atomization of fuel is mounted - water or its solutions purified from solid impurities and at least one pair of high-voltage spark gap electrodes, each of which is mounted on one cross section of the cone-shaped or concave parts combustion chamber and is connected to a converter of electrical energy into high-voltage and a means of supplying a discharge between the spark gap electrodes.
В качестве топлива - воды или водных ее растворов для распыления в камере сгорания можно использовать антифриз, спиртовые, сахарные, гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные, а также растворы содержащие калий, магний, натрий, в которых вода является растворителем.As a fuel - water or its aqueous solutions for spraying in the combustion chamber, you can use antifreeze, alcohol, sugar, hydrocarbonate, sulfate, chloride, as well as solutions containing potassium, magnesium, sodium, in which water is a solvent.
Высоковольтный минусовой электрод по длине поверхности инициирующей разряд выполнен увеличенным в 1,5-20 раз по сравнению с длиной положительного электрода.The high-voltage negative electrode along the length of the surface of the initiating discharge is made 1.5-20 times larger than the length of the positive electrode.
Поперечные сечения конусообразной или вогнутой частей камеры сгорания, на каждом из которых смонтировано по паре электродов-разрядников, выполнены на одинаковом расстоянии друг от друга и от большего и меньшего диаметров конусообразной части камеры сгорания.The cross sections of the cone-shaped or concave parts of the combustion chamber, each of which is mounted on a pair of spark gap electrodes, are made at the same distance from each other and from the larger and smaller diameters of the cone-shaped part of the combustion chamber.
Форсунка мелкодисперсного распыления топлива выполнена с опорной головкой превышающей ее основной диаметр на 15-25% и заподлицо смонтирована на внутренней поверхности камеры.The fuel fine atomization nozzle is made with a support head that exceeds its main diameter by 15-25% and is flush mounted on the inner surface of the chamber.
Конусообразная часть камеры сгорания выполнена под углом «ƛ» равным 50-120 градусов.The cone-shaped part of the combustion chamber is made at an angle "ƛ" equal to 50-120 degrees.
Средство подачи разряда между электродами-разрядниками выполнено в виде бесконтактного электронного зажигания, включающего аккумулятор, катушку зажигания, коммутатор и трамблер.The means for supplying a discharge between the spark gap electrodes is made in the form of a non-contact electronic ignition, including a battery, an ignition coil, a switch and a distributor.
Преобразователь электрической энергии выполнен в виде электрически связанных трансформатора, умножителя, конденсаторов, транзисторов с созданием разрядного напряжения в 5000-1500000 вольт.The electrical energy converter is made in the form of an electrically connected transformer, multiplier, capacitors, transistors with the creation of a discharge voltage of 5000-1500000 volts.
Новизной предложенного двигателя является выполнение верхней части камеры сгорания в головке блока конусообразной или вогнутой, на которой смонтирована, по меньшей мере, одна форсунка мелкодисперсного распыления топлива - очищенной от твердых примесей воды или ее растворов и, по меньшей мере, одна пара высоковольтных электродов-разрядников, каждая из которых смонтирована на одном поперечном сечении конусообразной или вогнутой частях камеры сгорания и связана с преобразователем электрической энергии в высоковольтную и средством подачи разряда между электродами-разрядниками.The novelty of the proposed engine is the execution of the upper part of the combustion chamber in the head of the block is cone-shaped or concave, on which at least one nozzle of fine fuel atomization is mounted - water or its solutions purified from solid impurities and at least one pair of high-voltage electrodes-dischargers , each of which is mounted on one cross section of the cone-shaped or concave parts of the combustion chamber and is connected to a converter of electrical energy into high-voltage and a means of supplying a discharge between the spark gap electrodes.
Так, выполнение верхней части камеры сгорания в головке блока конусообразной или вогнутой, на которой смонтирована, по меньшей мере, одна форсунка мелкодисперсного распыления топлива - очищенной от твердых примесей воды или ее растворов и, по меньшей мере, одна пара высоковольтных электродов-разрядников - позволяет при помощи форсунок осуществить, более полное заполнение полости конусообразной части камеры сгорания дисперсными частицами воды, при помощи пар электродов-разрядников, осуществить разложение и возгорание частиц воды и при помощи конусообразной внутренней поверхности камеры сгорания направить воздействие импульса сгоревших частиц воды в сторону поршней. Использование в качестве топлива очищенной от твердых примесей воды или водных растворов позволяет использовать практически самое распространенное в природе и недорогое топливо и одновременно получить мощный, рассчитываемый по величине, импульс-взрыв гремучего газа (смесь кислорода с водородом) для его преобразования в полезную работу двигателя.Thus, the execution of the upper part of the combustion chamber in the head of the block is cone-shaped or concave, on which at least one nozzle of fine fuel atomization is mounted - water or its solutions purified from solid impurities and at least one pair of high-voltage electrodes-dischargers - allows using nozzles, to more completely fill the cavity of the cone-shaped part of the combustion chamber with dispersed water particles, using pairs of spark gap electrodes, to decompose and ignite water particles and, using the cone-shaped inner surface of the combustion chamber, direct the impact of the pulse of burnt water particles towards the pistons. The use of water or aqueous solutions purified from solid impurities as a fuel makes it possible to use practically the most common and inexpensive fuel in nature and at the same time obtain a powerful impulse-explosion of detonating gas (a mixture of oxygen with hydrogen) to convert it into useful engine work.
Монтаж на поперечных сечениях конусообразной или вогнутой частях камеры сгорания электродов-разрядников, связанных с преобразователем электрической энергии в высоковольтную и средством подачи разряда между электродами-разрядниками - позволяет наиболее эффективно заполнить искровым разрядом полость камеры сгорания и осуществить более полное разложение на кислород и водород поступивших и находящихся в объеме камеры сгорания мелкодисперсных капелек воды и произвести их возгорание, а за счет включения в работу одной или нескольких пар электродов-разрядников, расположенных на разных поперечных сечениях конусообразной части камеры сгорания, регулировать количество разлагающейся на кислород и водород мелкодисперсной воды и соответственно увеличить и регулировать мощность импульса возгораемой смеси и двигателя в целом. Так, при включении в работу пары электродов-разрядников, расположенной ближе к вершине конусной или вогнутой частям камеры сгорания с меньшим расстоянием между электродами-разрядниками можно получить меньшую мощность двигателя и наоборот, при включении в работу пары электродов-разрядников, расположенной ближе к основанию конусной или вогнутой частей с большим расстоянием между электродами-разрядниками можно получить бо́льшую мощность двигателя.Mounting on the cross sections of the cone-shaped or concave parts of the combustion chamber electrodes-dischargers associated with a converter of electrical energy into high-voltage and a means of supplying a discharge between the electrodes-dischargers - allows you to most effectively fill the cavity of the combustion chamber with a spark discharge and carry out a more complete decomposition into oxygen and hydrogen of the incoming and finely dispersed water droplets located in the volume of the combustion chamber and ignite them, and by switching on one or more pairs of spark gap electrodes located at different cross sections of the cone-shaped part of the combustion chamber, regulate the amount of finely dispersed water decomposing into oxygen and hydrogen and, accordingly, increase and regulate the pulse power of the combustible mixture and the engine as a whole. So, when a pair of spark gap electrodes located closer to the top of the conical or concave parts of the combustion chamber with a smaller distance between the spark gap electrodes, you can get less engine power and vice versa, when you turn on a pair of spark gap electrodes located closer to the base of the cone or concave parts with a large distance between the spark gap electrodes, you can get more engine power.
Признаки использования в качестве топлива - воды и/или водных ее растворов для распыления в камере сгорания антифриза и других растворов, например, спиртовых, сахарных, гидрокарбонатных, сульфатных, хлоридных, а также содержащие калий, магний, натрий и др., в которых вода является растворителем, выполнения высоковольтного минусового электрода по длине поверхности инициирующей разряд увеличенным в 1,5-20 раз по сравнению с длиной положительного электрода, выполнение нескольких поперечных сечений конусообразной части камеры сгорания на каждом из которых смонтировано по паре электродов-разрядников на одинаковом расстоянии друг от друга и от большего и меньшего диаметров конусообразной части камеры сгорания, выполнение форсунки мелкодисперсного распыления топлива с опорной головкой, превышающей ее основной диаметр на 15-25% и заподлицо смонтированной на внутренней поверхности камеры, выполнение конусообразной части камеры сгорания под углом «ƛ» равным 50-120 градусов, выполнение средства подачи разряда между электродами-разрядниками в виде бесконтактного электронного зажигания, включающего аккумулятор, катушку зажигания, коммутатор и трамблер, а также выполнение преобразователя электрической энергии в виде электрически связанных трансформатора, умножителя, конденсаторов, транзисторов с созданием разрядного напряжения в 5000-1500000 вольт - являются признаками дополнительными, раскрывающими более подробное выполнение основных признаков и способствуют достижению поставленного предполагаемым изобретением технического результата.Signs of the use of water and / or its aqueous solutions as fuel for spraying antifreeze and other solutions in the combustion chamber, for example, alcohol, sugar, hydrocarbonate, sulfate, chloride, as well as those containing potassium, magnesium, sodium, etc., in which water is a solvent, making a high-voltage negative electrode along the length of the surface initiating the discharge increased by 1.5-20 times compared to the length of the positive electrode, making several cross-sections of the cone-shaped part of the combustion chamber on each of which is mounted on a pair of electrode-dischargers at the same distance from each other other and from the larger and smaller diameters of the cone-shaped part of the combustion chamber, the execution of the nozzle for fine fuel atomization with a support head exceeding its main diameter by 15-25% and flush mounted on the inner surface of the chamber, the execution of the cone-shaped part of the combustion chamber at an angle "ƛ" equal to 50 -120 degrees, execution means discharge between electrodes-dischargers in the form of contactless electronic ignition, including a battery, an ignition coil, a switch and a distributor, as well as the implementation of an electrical energy converter in the form of an electrically connected transformer, multiplier, capacitors, transistors with the creation of a discharge voltage of 5000-1500000 volts - are additional features, revealing a more detailed implementation of the main features and contribute to the achievement of the technical result set by the proposed invention.
Так, выполнение высоковольтного минусового электрода по длине увеличенным в 1,5-20 раз по сравнению с большим габаритом (например, длиной) положительного электрода способствует регулированию мощности и величины искры электрического разряда.Thus, the implementation of a high-voltage negative electrode in length increased by 1.5-20 times compared with the large size (for example, length) of the positive electrode contributes to the regulation of the power and magnitude of the electric discharge spark.
Выполнение преобразователя электрической энергии в виде электрически связанных трансформатора, умножителя, конденсаторов, транзисторов с созданием разрядного напряжения в 5000-1500000 вольт способствует управляемости мощностью двигателя путем изменения величины напряжения.The implementation of the electrical energy converter in the form of an electrically connected transformer, multiplier, capacitors, transistors with the creation of a discharge voltage of 5000-1500000 volts contributes to the controllability of the engine power by changing the voltage value.
Патентно-информационный поиск, проведенный в процессе подготовки материалов заявки, сочетания предложенных известных и новых признаков предполагаемого изобретения в патентной и научно-технической литературе - не выявил, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.The patent information search carried out in the process of preparing the application materials did not reveal a combination of the proposed known and new features of the alleged invention in the patent and scientific and technical literature, which allows us to attribute the features to novelty.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и позволяет получить более высокий и даже неожиданный технический результат, то предлагаемые существенные признаки можно признать соответствующими критерию - изобретательский уровень.Since the proposed combination of features is not known from the existing level of technology and allows to obtain a higher and even unexpected technical result, the proposed essential features can be recognized as meeting the criterion of inventive step.
Описание процесса осуществления предлагаемого устройства и приведенные аналогичные информационные материалы позволяют отнести предложенное устройство к промышленно выполнимым.The description of the implementation process of the proposed device and the given similar information materials make it possible to classify the proposed device as industrially feasible.
На фиг. 1 схематично представлен вертикальный разрез камеры сгорания и цилиндра предлагаемого двигателя.In FIG. 1 schematically shows a vertical section of the combustion chamber and cylinder of the proposed engine.
На фиг. 2 схематично представлен вид на камеру сгорания по стрелке «А» на фиг. 1 с показом расположения положительных и отрицательных электродов-разрядников на разных поперечных сечениях камеры сгорания.In FIG. 2 is a schematic view of the combustion chamber along arrow "A" in FIG. 1 showing the location of positive and negative spark gap electrodes on different cross sections of the combustion chamber.
Двигатель внутреннего сгорания состоит из блока 1 цилиндров, головки 2 блока, камеры сгорания, полость 3 которой выполнена конусообразной или вогнутой 4. В каждом цилиндре блока 1 смонтирован поршень 5 с кольцами 6. В полости камеры сгорания смонтированы, входящие в систему питания двигателя электроэнергией, по меньшей мере, одна пара электродов-разрядников. Так, на меньшем сечении 7 смонтирована пара отрицательный 8 и положительный 9 электродов-разрядников. На среднем сечении 10 смонтированы отрицательный 11 и положительный 12 электроды-разрядники. На большем сечении 13 камеры сгорания, смонтированы электроды-разрядники соответственно 14 и 15. Электроды разрядники 8,9,11,12,14,15 размещены на различных по диаметру поперечных сечениях 7, 10 и 13 камеры сгорания 3. Электроды-разрядники связаны с генератором 16, аккумулятором 17, преобразователем 18 электрической энергии в высоковольтную и со средством 19 подачи разряда на электроды-разрядники. На боковой конусообразной или вогнутой (стороны могут быть выполнены конусообразными или вогнутыми) стороне камеры сгорания, по меньшей мере, на одном поперечном сечении (уровне) 20 заподлицо с конусообразной или вогнутой поверхностью камеры сгорания головки 2 установлены форсунки 21 с опорными, заподлицо с конусообразной поверхностью камеры смонтированными, головками 22 для подачи распыленной мелкодисперсной воды или ее растворов. Подача воды к форсункам 21 осуществляется по каналам 23 при помощи насоса высокого давления 24. Для получения обширного разряда с заданной длиной и мощностью высоковольтной (например, в 5000-1500000 вольт) искры отрицательные электроды 8,11,14 по бо́льшим габаритам искрообразующей поверхности (например, по длине) выполнены больше положительных электродов 9,12,15 в 1,5-20 раз. На боковой поверхности каждого цилиндра двигателя предусмотрен, по меньшей мере, один канал 25, связанный с регулируемым клапаном давления (на чертеже не показан) для создания заданного давления и предотвращения избыточного давления в камере сгорания при начальном цикле сжатия дисперсно распыленной воды поршнем 5. Между блоком цилиндров и головкой расположена уплотнительная прокладка 26.The internal combustion engine consists of a
Предлагаемый двигатель работает следующим образом:The proposed engine works as follows:
При помощи форсунок 21 в камеру сгорания 3 в виде мелкодисперсной составляющей впрыскивается очищенная от твердых примесей вода или ее растворы. При движении поршня 5 вверх происходит сжатие и дополнительное уплотнение мелкодисперно распыленной воды. При переходе поршнем верхней мертвой точки на электрод-разрядник 9 расположенный в начальный период работы двигателя на меньшем поперечном сечении 7 подается высоковольтное напряжение. Между электродами 8 и 9 происходит разряд и находящаяся между электродами мелкодисперсная вода мгновенно разлагаясь на водород и кислород, образует так называемую «гремучую смесь», которая от этого же разряда взрывоподобно возгорается, создавая давление в камере сгорания воздействующее на поршень 5. Поршень 5, двигаясь вниз, передает движение шатуну, который преобразует его во вращение коленчатого вала. При повторном ходе поршня 5 вверх и вниз операции сжатия распыленной воды, разряд на электродах-разрядниках и создание воздействие давления в камере сгорания на поршень 5 повторяются. В дальнейшем, для увеличения мощности двигателя, подачу электрического питания осуществляют на расположенные на бо́льших поперечных сечениях 10 и 13 электроды-разрядники 11,12 и 14,15. Работа двигателя осуществляется преимущественно по двухтактному циклу, с удалением из камеры сгорания и цилиндров излишков продуктов сгорания через канал 25 с регулируемым клапаном давления. Поскольку при сгорании смеси кислорода с водородом образуется вода, то она, частично оставаясь в камере в мелкодисперсном распыленном состоянии после возгорания и совершения работы при дальнейшем сжатии поршнем 5 вновь возгорается от искры, поданной на электроды-разрядники и совершает работу. В связи с этим, процесс подачи количества мелкодисперсной воды или ее растворов в камеру сгорания двигателя, а также наличие вторичной, образовавшейся после высоковольтного разряда мелкодисперсно распыленной воды (продуктов сгорания) может быть достигнуто устойчивое равновесное или близкое к равновесному режиму состояние работы двигателя. При этом количество вторичной мелкодисперсной воды, остающейся в камере сгорания после высоковольтного разряда, будет регулироваться при помощи канала 25 отвода излишков продуктов сгорания и регулируемого клапана давления при их избытке. За счет снижения подачи форсунками распыленной воды и использования вторичной, образовавшейся после высоковольтного разряда мелкодисперсно распыленной воды (продуктов сгорания) будет снижен расход топлива при работе двигателя с сохранением высоких характеристик мощности.With the help of
Изменением частоты впрыскивания воды в камеру сгорания (от периодического до постоянного) и частоты разряда электродов-разрядников расположенных на разных уровнях камеры при помощи выполненного в виде бесконтактного электронного зажигания средства, а также изменением величины высоковольтного разряда и длины искрового разряда можно повышать или понижать мощность двигателя.By changing the frequency of water injection into the combustion chamber (from periodic to constant) and the frequency of discharge of electrodes-dischargers located at different levels of the chamber using a means made in the form of contactless electronic ignition, as well as by changing the magnitude of the high-voltage discharge and the length of the spark discharge, it is possible to increase or decrease engine power .
Выполнение преобразователя электрической энергии в виде электрически связанных трансформатора, умножителя, конденсаторов, транзисторов с созданием разрядного тока, например, в 5000-1500000 вольт способствует подбору необходимого разрядного тока для создания между электродами разряда требуемой мощности удельного импульса (ударной волны), получаемого от сгорания полученного газообразного топлива.The implementation of the electrical energy converter in the form of an electrically connected transformer, multiplier, capacitors, transistors with the creation of a discharge current, for example, 5000-1500000 volts, contributes to the selection of the necessary discharge current to create the required power of the specific impulse (shock wave) between the discharge electrodes, obtained from the combustion of the received gaseous fuel.
Наличие средства подачи разряда между парами электродов-разрядников в виде бесконтактного электронного зажигания позволяет регулировать при необходимости частоту и длительность разряда (ов), распределять образование разрядов по сечениям камеры сгорания и способствовать повышению или понижению мощности двигателя.The presence of a means for supplying a discharge between pairs of spark gap electrodes in the form of contactless electronic ignition makes it possible to adjust, if necessary, the frequency and duration of the discharge (s), distribute the formation of discharges over the cross sections of the combustion chamber and contribute to an increase or decrease in engine power.
Использованием в качестве водного раствора для распыления в камере сгорания, например, антифриза и других растворов, спиртовых, сахарных, гидрокарбонатных, сульфатных, хлоридных, содержащих калий, магний, натрий, в которых вода является растворителем можно влиять на качество искрообразования, получая жесткое или более мягкое воздействие импульса на поршни двигателя.Using as an aqueous solution for spraying in the combustion chamber, for example, antifreeze and other solutions, alcohol, sugar, hydrocarbonate, sulfate, chloride, containing potassium, magnesium, sodium, in which water is a solvent, you can influence the quality of sparking, getting hard or more soft impact of the impulse on the pistons of the engine.
Использование двигателя предлагаемой конструкции позволит устранить недостатки известных двигателей, связанных со сложностью конструкции, повысить технологические возможности в увеличении мощности двигателя, к тому же позволит перейти на другой широкодоступный вид топлива - воду, снизить связанные с этим материальные затраты.The use of the engine of the proposed design will eliminate the shortcomings of the known engines associated with the complexity of the design, increase the technological capabilities in increasing the engine power, and also allow switching to another widely available type of fuel - water, and reduce the associated material costs.
Использование предлагаемого двигателя позволит изготавливать экологически чистые двигатели, существенно поднять технический уровень двигателестроения, создать многочисленные варианты двигателей для использования в быту и в оборонной промышленности с использованием доступного для каждого человека вида топлива - воды.The use of the proposed engine will make it possible to produce environmentally friendly engines, significantly raise the technical level of engine building, create numerous engine options for use in everyday life and in the defense industry using the type of fuel available to each person - water.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021105641A RU2763804C1 (en) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021105641A RU2763804C1 (en) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | Internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763804C1 true RU2763804C1 (en) | 2022-01-11 |
Family
ID=80040158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021105641A RU2763804C1 (en) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763804C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2230916C2 (en) * | 2002-06-24 | 2004-06-20 | Коннов Сергей Витальевич | Water dissociator |
RU170062U1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-04-12 | Александр Сергеевич Ванюшкин | ELECTROLYTIC INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
WO2019130619A1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | 泉寛治 | Engine burning hydrogen and oxygen |
DE102018003025A1 (en) * | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Mann+Hummel Gmbh | Water distributor for an internal combustion engine |
-
2021
- 2021-03-04 RU RU2021105641A patent/RU2763804C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2230916C2 (en) * | 2002-06-24 | 2004-06-20 | Коннов Сергей Витальевич | Water dissociator |
RU170062U1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-04-12 | Александр Сергеевич Ванюшкин | ELECTROLYTIC INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
WO2019130619A1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | 泉寛治 | Engine burning hydrogen and oxygen |
DE102018003025A1 (en) * | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Mann+Hummel Gmbh | Water distributor for an internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NZ335526A (en) | Ignition of fuel, typically in internal combustion engine, by electromagnetic radiation | |
CN110959235B (en) | Spark plug for fire spraying, internal combustion engine and automobile thereof | |
Asik et al. | Design of a plasma jet ignition system for automotive application | |
US9151252B2 (en) | Systems and methods for improved combustion | |
RU2763804C1 (en) | Internal combustion engine | |
US4051826A (en) | Means and method of injecting charged fuel into internal combustion engines | |
Oppenheim | Quest for controlled combustion engines | |
RU2749933C1 (en) | Liquid propulsion engine | |
RU2742403C1 (en) | Method for producing, burning and using fuel from water and solutions thereof | |
RU2749934C1 (en) | Liquid turbine engine | |
RU2298106C2 (en) | Detonation internal combustion engine | |
US20120210967A1 (en) | Anaerobic deflagration internal piston engines, anaerobic fuels and vehicles comprosing the same | |
ZAKIROVICH et al. | THE EFFICIENCY OF A LAVAL NOZZLE SPARK PLUG | |
RU2755748C1 (en) | Apparatus for imparting the initial velocity to a projectile (bullet) of small arms | |
WO2006061615A9 (en) | An engine which operates on water | |
RU2154738C2 (en) | Energy conversion process and device (design versions) | |
CN214698052U (en) | Small-size single cylinder natural gas engine | |
SU1359447A1 (en) | Method of operation of internal combustion engine | |
Morris et al. | Thudding in high compression ratio engines | |
CN1904350A (en) | Oil saving method of multitime ignition of gasoline engine | |
RU2265738C1 (en) | Two-stroke internal combustion engine | |
CN1144699C (en) | Energy source medium | |
RU10222U1 (en) | RECTANGULAR AIR-REACTIVE ENGINE WITH MECHANICAL SYSTEM FOR FEEDING A PRE-LIQUID POWDERED POWDER | |
GB189714814A (en) | An Improved Method of and Apparatus for Generating Motive Power by Explosions. | |
CN107842419A (en) | A kind of engine with supercharger for not needing turbocharger |